利用太陽能發(fā)電采暖，是節(jié)能減排、減少霧霾污染的有效途徑之一。然而，困擾太陽能發(fā)電最棘手的問題之一是黑夜，隨著霧霾天氣的增多，即便是白天的太陽能應(yīng)用也受到了挑戰(zhàn)。在這種背景下,一種極普通的物質(zhì)——鐵銹，成了國際科技界關(guān)注的新寵。只要能讓鐵銹的電子行動自如，它就能變成一種神奇的材料，為廉價地進行太陽能發(fā)電提供有效的途徑。

　　突破太陽能應(yīng)用瓶頸神奇物質(zhì)進入研究視野

　　電極上哪怕生出零星的鐵銹，都會讓大多數(shù)工程師感到驚慌失措。但是，肯尼思·哈迪和艾倫·巴德這一對伙伴卻利用這種最廉價的材料，探尋出了廉價的太陽能發(fā)電方法。他們大致的原理是對鐵銹進行電流誘導(dǎo)，制成電極，只要接觸到微弱的可見光，電極就會產(chǎn)生功率雖小、但仍可利用的電流來。

　　這段插曲發(fā)生在1975年,其時正值硅作為新興材料的“佼佼者”脫穎而出的時期。硅的非凡效率使它成為太陽能光伏電池的支柱，從那時以來一直在市場上獨占鰲頭，鐵銹壓根兒就沒有堪與比肩的電氣性質(zhì)。在德克薩斯大學(xué)取得的小小突破被束之高閣，人們想到鐵銹的唯一場合，是他們發(fā)現(xiàn)有必要予以清除的時候。

　　但是，在過去幾年里，聚光燈重又開始投射到這種神奇的物質(zhì)上。雖然在將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Φ男�率方面，二氧化鐵（鐵銹）無法和硅相提并論，但是它能做一些硅做不到的事，例如幫助太陽能的儲存。困擾太陽能發(fā)電最棘手的問題之一是黑夜，而呈薄片狀的鐵銹也許正能在突破這一瓶頸制約上發(fā)揮作用。

　　太陽能研究差不多一味將注意力投注到效率上。太陽每天使地球沐浴在夠我們消耗一年的能量之中，但收獲這份“上蒼恩賜”卻不是一件輕而易舉的事。即使是現(xiàn)有的最先進技術(shù)也只會將46%的太陽能轉(zhuǎn)變成電力，而且那還有賴于規(guī)范化的理想條件，國際空間站斥資數(shù)十億美元用代價高昂的稀土元素制成的太陽能電池板便是一例。安置在地面上基于硅的、更加廉價的太陽能光電板，其效率充其量也只有15%～20%。

　　現(xiàn)在迫切需要的是設(shè)法將多余的能源存儲起來，以便在沒有陽光照耀之際可供使用。在某種程度上正是因為只能在生成瞬間使用的緣故，這種表面上看似無窮盡的資源在所有再生能源中所占的份額是微不足道的，而成本卻是化石燃料的20倍。

　　最顯而易見的解決方案是電池，但由于能源密度偏低，加上整幢建筑的供電系統(tǒng)每過幾年需要更新的高額成本，使它們只成為少數(shù)富人的選項。一個穩(wěn)妥得多的太陽儲能辦法是用它來制氫。這個元素的化學(xué)鍵稱得上威力無比，每公斤的存儲容量是標準鋰離子電池的170倍。此外，氫還是名副其實的“多面手”，你一旦將它捕獲就可以付諸任何用途。如果融入燃料電池，它就可以和氧重新結(jié)合而按實際需要發(fā)電；它和一氧化碳結(jié)合后會變成甲醇生物燃料；存儲得法，甚至還會像任何其他氣體燃料那樣燃燒。

　　要將光伏電池的動力轉(zhuǎn)變?yōu)闅洌�最簡單的辦法是利用該動力來運轉(zhuǎn)電解槽，藉以讓水（H2O）裂變?yōu)闅浜脱�。簡單或許是簡單，但也不見得怎么有效。在標準光伏電池所能捕獲的僅為15%的太陽輻射中，另有30%會在轉(zhuǎn)換過程中丟失。等你忙完這一切的時候，恐怕還是配備可充電的電池來得劃算。

　　鐵銹“庫存量”豐富經(jīng)電解獲取水中動力

　　更加穩(wěn)妥的選項是物色一些廉價的導(dǎo)電材質(zhì)，它們既能完全繞過光伏電池，又能簡單易行地用太陽的光子來電解水和制造氫。