电池、能源储存和电池回收

电池是全球最主要的储电方式。锂离子电池因其高能量密度已被用作便携式设备和新能源汽车的常用电池，而铅酸电池则通常用于便携式和固定式电力存储。然而，锂离子电池存在火灾隐患，而铅酸电池则有明显的毒性。这促使研究人员开始寻找其他更安全的储电方式。

水性锌离子电池：这种电池是天然存在的，更环保，价格低、无毒，因此正在被研究作为铅酸电池的替代品。

固态锂离子电池：锂离子电池降解快、有火灾隐患、毒性高。然而，由于其充电速度快且易于制造，仍被广泛使用。而固态锂离子电池的充电和放电速度是锂离子电池的数倍，而且可容纳更多电量。

这些新型电池的成功开发将使整个行业更加安全。固态锂电池不仅减少了火灾隐患，而且由于不使用有毒的液态电解质和更可持续的生产方式，整体污染也将减少。点击了解更多有关锂离子电池、回收立法和法规情况，以及推动创新突破的相关内容。

氢能、绿氢经济和氢储存

氢已成为一种颇有前景的化石燃料替代品，它更环保，单位重量的能量比汽油更高，而且在许多能源相关领域更加适用。

液氢储存：氢的重量密度是汽油的三倍，但体积能量密度只有汽油的四分之一。这意味着液氢被认为是储存氢最有效的方法，研究人员正在寻找利用液氢的新方法。如果利用得当，液氢储存可实现新型燃料电池驱动汽车，并降低石油精炼、化肥生产等方面的成本。

这些制氢和储氢技术将带来巨大的好处。尿素氧化将一举两得，既能净化水，又能提供能源。更有效的储存方法可促进氢燃料电池的利用，从而彻底改变汽车等商业产品。新的水分解方法将进一步推动这些变革，使这些工艺所需的氢的获取成本大大降低。点击了解更多有关光催化和绿色制氢领域新突破的信息。

太阳能电池

太阳能电池在学术界和商业上都受到越来越多的关注。随着众多行业都在寻求更可持续的方案，将有更多关于如何优化该技术以降本增效的研究。

太阳能电池的非富勒烯受体：有机太阳能电池的性能已有所提高，但最常用的富勒烯受体太阳能电池的替代品已在开发。这些非富勒烯受体具有更多的可调特性、更高的热稳定性和光化学稳定性，并可以延长设备寿命。这将带来更稳定、更持久、更便宜的太阳能电池。

稳定的钙钛矿太阳能电池：研究人员希望提高太阳能电池的效率，其中一个感兴趣的领域是基于钙钛矿的太阳能电池。据报道，这些易于制造、低成本的钙钛矿太阳能电池具有最高的能效。然而，目前使用的材料在某些条件下并不稳定。如果能克服这一难题，稳定的钙钛矿太阳能电池的优势依然显著，可以降低制造成本。

这两项创新可以克服的主要障碍是成本。通过淘汰富勒烯或开发使用钙钛矿电池，许多消费者便都能负担得起太阳能。点击了解有关材料领域新兴技术的更多信息。

可持续化学、新材料和更环保的替代品

贵金属和有毒金属经常被用于能源领域。虽然这些金属有作用，但风险和挑战依然存在，阻碍了行业进步。这促使人们开始研究更可持续、更有效的替代品。

Mxenes：这是一种包含过渡金属和官能团的二维结构材料。它们的层状特性使其成为电容器和电池等储能应用的有力候选材料，而它们的光学和催化特性则使其在光催化和电催化方面具有潜力。Mxenes还含有地壳高丰度元素，可规避与贵金属或有毒金属有关的风险。这种材料的任何突破都会为成本、环境和能源储存带来巨大的效益。

共价有机框架：是由有机前体反应形成的二维或三维结构。它们形成共价键合的多孔结构，目前正被研究其在氢/甲烷和催化/电催化储能方面的应用。共价有机框架的成功应用可为能源储存、化学合成、催化和气体分离等方面带来许多经济和环境效益，尤其是汽车行业。

这些材料有许多可能的应用。它们都是由地球丰产材料制成的，与其他材料相比，它们更容易获得，也更具有可持续性。用共价有机框架和mxenes取代现有材料，还将为许多行业带来显著的环境和经济效益。点击了解更多有关新型生物材料和碳纳米管的信息，将有助于抓住未来的新机遇。

太阳能、光热转换和绿色能源

当研究人员努力寻找能降低能源对环境影响的方法时，可再生能源受到特别关注。太阳能已经在商业和工业领域越来越受欢迎，但进一步的突破可能会带来更广泛的应用。

光热能转换：将太阳能转化为热能，产生蒸汽，无需使用其他能源即可发电。研究人员正在研究无机材料和聚合物材料，以找到合适的光热候选材料。由于完全依赖太阳能，这一领域的成功可大幅降低能源成本。理想情况下，它还将消除对化石燃料的需求，从而对环境产生重大的积极影响。

发掘光热转换的潜力可以节省大量能源成本，提供更清洁的能源。此外，利用太阳能使水分解产生清洁的氢气是人们一直以来的愿望。这种光催化过程对于利用太阳能生产清洁氢气至关重要，可以重塑绿色氢经济的未来。

展望未来

在COP28等活动的推动下，我们正在努力实现对环境的净零影响，因此绿色能源仍将是研究的重点。我们正在研究合适的替代品，但在实现实际应用之前，仍然存在必须克服的挑战和风险。随着越来越多的绿色能源取得进展，要跟上新的发展也成为了一项挑战。关注#CAS Insights，随时了解有关绿色能源替代品的独特观点和最新进展。