面向未来的100项颠覆性技术创新(22)

八、能源（Energy）
75．生物发光（Bioluminescence）生物发光（Bioluminescence）是指生物体发光或生物体提取物在实验室中发光的现象。生物发光需要一种叫做荧光素和氧的分子，它们相互反应时会产生光。生物发光在一些昆虫、真菌、细菌和海洋动物中被发现。研究人员目前正在尝试将生物发光技术应用于生物学、医学和光生产中，他们正试图将生物发光转移到细菌、植物或哺乳动物等不同生物上，以更好地了解不同生理过程，并开发新的成像和研究技术。同时，科研人员正在开发新的光源，以减少当前全球能源消耗。
76．能量收集（Energy Harvesting）能量收集是一种利用能量收集器从其周围环境中获取能量的技术。尽管收集能量不大，因为这种小能源所产生的电力比大型设备要少得多，例如太阳能电池板应用于大型热源的热电装置，但捕捉到的能量足以满足大多数无线、遥感、人体植入、射频识别、可穿戴设备的应用。捕捉环境能源的技术包括：设计用于从振动和变形中提取能量的机械装置；从温度变化中提取能量的热装置；从光、无线电波和其他形式的辐射中获取能量的辐射能装置；以及利用生化反应的电化学装置。
有研究人员已经证明从活体动物的心脏中获取生物力学能量并将其用于无线电数据传输的可行性。美国陆军研究实验室的科学家开发了一种纳米电镀铝基粉末，该粉末与水结合产生化学反应，产生氢气，而氢气又可用于为燃料电池供电。这种合成材料自发地将水分解成氢。在测试过程中，他们还观察到，当使用尿液作为水源时，化学反应发生的速度是用水的两倍。
高效的能量收集技术可保证各种系统最少的维护，并为周围环境可用的物质提供动力。
77．收集甲烷水合物（Harvesting Methane Hydrate）甲烷水合物是水分子与甲烷于低温高压形成类似冰状的物质，只在地下沉积物中自然存在。对于依赖进口天然气、煤炭和石油来满足大部分能源需求的国家而言，甲烷水合物矿床是未来有前途的能源来源。
大多数天然气水合物沉积物都位于海面以下，只能通过钻井平台和深海钻井船才能到达。由于甲烷是不稳定的且易燃，甲烷泄漏到空气中，会造成更多的温室效应，是风险技术之一，目前还不具备可用的技术来大规模收集这种能量。
78．氢燃料（Hydrogen Fuel）氢的重力能量密度大约是化石燃料的三倍，非常适合于内燃机。氢气在大气中以放热的方式燃烧，释放出水、过氧化氢和少量氮氧化物。氢作为燃料在氢燃料电池（一种电化学电池）中，氢气与氧气发生反应产生电子流，这些电子流可以作为电流收集到外部电路中。因此，氢燃料电池是碳基燃料的替代能源，对环境没有影响。