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”。本专题聚焦“双碳”目标下的前沿行动与系统解决方案。从电催化、太阳能到锂电池,构建“发电-储能-转换-利用”的清洁能源生态链,同时剖析了氢能、绿色甲醇等清洁燃料的应用前景与挑战,并探索城市系统协同降碳与细菌固碳等创新路径。
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作者信息:中国科学院高能物理研究所,中国科学院院士、美国国家科学院外籍院士、俄罗斯科学院外籍院士、英国皇家学会外籍院士、美国艺术与科学院外籍院士、发展中国家科学院院士,现任中国科学院高能物理研究所研究员。研究方向为高能物理实验。
摘要:人才评价体系应当以发展的策略为导向,以提升核心竞争力和确保可持续发展为目标。科学、合理、有效的人才评价与考核能发挥重要作用。
摘要:通过风光火打捆开发、电制氢与煤电掺烧、碳捕集与电氢氨醇联产“三步走”实现能源系统从高碳到低碳、最终零碳的转型。实现电—氢—碳耦合发展,需要跨学科融合创新和产学研用协同发力,重点攻克多能源品种协同优化与系统集成、构网型电制氢、柔性化工合成工艺等关键技术,推动电-氢-碳相关技术装备和能源基地的示范应用,培育绿氢化工、氢能交通等上下游产业链,完善相关领域标准体系和法律法规。
刘泽洪. 以电—氢—碳耦合方式协同推进新能源大规模开发与煤电绿色转型[J]. 科技导报, 2025, 43(22): 16−22.
摘要:土壤碳库作为全球最大的陆地碳库,其动态深刻影响大气CO2浓度与气候平均状态随时间的变化。传统研究范式常将土壤有机碳(SOC)与土壤无机碳(SIC)割裂探讨,限制了对土壤碳循环系统行为的准确预测。梳理了SOC与SIC的形成与封存机理:SOC的稳定性由化学惰性、物理保护、矿物结合和微生物调控(如微生物碳泵)构成的“多元联合体”共同维持;SIC的动态则受控于化学沉淀−溶解平衡、生物驱动与物理迁移过程,其角色已从“静态地质库”演变为“动态碳汇”。核心进展在于揭示了SOC与SIC通过生物地球化学桥梁深度耦合:SOC分解释放的CO2驱动次生碳酸盐形成,而SIC溶解调节的pH和钙离子浓度又反馈影响SOC稳定性与微生物活性。在此基础上,构建了一个“SOC−SIC−气候”三重耦合框架,阐明了两者在外源因子(气候、矿物、生物、人类活动)驱动下呈现协同增强、权衡补偿与临界失稳等动态路径。最终,基于对耦合机制的理解,提出了面向不同气候带与土地利用类型的区域调控与碳管理策略(如钙循环调控、微生物诱导碳酸盐沉淀),旨在将土壤从被动碳汇转变为可主动调控的气候缓冲系统,为深化地球系统理论、优化碳中和路径提供科学基石。
汪怡珂, 于点, 黄元元. 土壤碳循环的新视角:有机碳−无机碳−气候系统的耦合框架[J]. 科技导报, 2025, 43(22): 23−38.
摘要:电催化、太阳能电池、燃料电池、锂电池、生物质能 5 大清洁能源技术正协同构建新型能源体系的核心支柱。电催化作为关键转换技术,聚焦于绿氢制备与二氧化碳资源化利用。太阳能电池技术成熟且成本持续下降,正通过结构创新与效率提升,逐步成为主力电源。燃料电池凭借高效率与零排放特性,在交通动力与分布式供能领域展现出应用潜力。锂离子电池主导电化学储能市场,技术创新围绕高比能材料体系与本质安全展开。生物质能通过催化转化等路径,实现有机废弃物的能源化与高值化利用,是循环经济的重要环节。综上,上述技术共同构成了“发电—储能—转换—利用”一体化的清洁能源生态链,为清洁能源的进一步推广和可持续发展提供参考。
摘要:从城市空间形态的新视角出发,综合评述了多尺度、多维度下“热—碳—污”协同规划的理论、技术与应用,同时指出当前研究在数据整合、视角融合与目标协同等方面仍存在局限。进一步从理论与方法创新、数据技术融合、实践与政策协同三方面展望未来挑战,为我国城市多目标协同治理与可持续发展提供创新思路。
王伟武, 何杰, 厉华笑. 整合可持续发展目标和新一代信息技术体系,实现城市“热—碳—污”协同降减[J]. 科技导报, 2025, 43(22): 52−58.
摘要:围绕交通、电力、建筑等新兴城市氢能应用领域,系统梳理美国、欧洲、日本等发达国家差异化发展路径:美国以整合国内资源为核心,着力构建“可负担”氢能产业链;欧洲依托多元化应用示范项目推动技术落地;日本深耕氢燃料电池汽车与建筑领域集成应用。同时,进一步审视中国氢能产业高质量发展现状,揭示技术成熟度、成本管控及基础设施建设等关键瓶颈。最后,立足国情,从顶层设计、产业布局、技术革新等维度提出国内发展路径,就制、储、运、用等具体方面提出前瞻性建议,强化氢能与电力、建筑系统耦合协同的重要意义,以期为中国氢能事业的稳健前行提供有力支撑。
摘要:梳理了绿色甲醇燃料概念,对比分析了生物质路径、电制路径及电−生物质耦合路径等主要制备技术路径方法、减排潜力及其优劣势;总结归纳了中国国家、行业层面有关水运行业醇燃料有关政策,明确推动甲醇燃料在沿海和内河船舶中试点应用、加快甲醇加注站及储存等配套设施建设,梳理了目前中国已发布绿色甲醇有关标准文件,包括船舶甲醇燃料相关指南及聚焦绿色甲醇评价、绿色甲醇产品碳足迹评价团体标准,明确政策标准处于起步阶段;同时基于低排放分析平台(LEAP)构建中国碳排放预测综合评估模型,量化计算中长期中国水运行业能源消耗及碳排放总量,预估2050年中国水运行业能耗总量约为5800万~8500万t标准煤,排放总量将下降至约0.3亿~1.2亿tCO2。提出未来中国推进船用绿色甲醇燃料产业高质量发展路径建议,应持续跟踪并深度参与国际海事组织净零框架谈判进展及相关规则建设,结合行业内外优势系统深化水运行业转型路径量化研究,同时先试先行,由点及面,系统推进中国绿色甲醇有序发展。
周玲玲, 王明媛, 周剑, 等. “双碳”目标下中国船用绿色甲醇燃料的发展的新趋势分析[J]. 科技导报, 2025, 43(22): 68−76.
摘要:针对甲醇作为燃料属性的转变,论述了其作为燃料在热力燃烧和内燃动力装置中应用的主要方式,具体包括热力燃烧,直接用于工业窑炉、取暖锅炉、灶具等领域;内燃动力燃烧,主要作为点燃式发动机(替代汽油)或压燃式发动机(与柴油组合)的燃料,用于车辆、船舶等动力装置。重点介绍内燃动力装置中的应用体现在高辛烷值适合点燃、但低蒸发性与腐蚀性带来冷起动挑战,并通过二元燃料技术克服压燃难题,以供甲醇作为燃料进一步高效和清洁应用提供参考。针对中国拥有全球最大的甲醇产能和产量基础,指出在二氧化碳与氢气合成等绿色制取技术上加快速度进行发展等优势,从政策上明确管理部门将甲醇燃料与传统燃料并轨;技术上拓宽车船多元应用、完善零部件体系,大力推广应用绿色甲醇燃料。
摘要:阐述了在生物反应器中培养化能自养细菌面临的难以持续固碳,且固碳效率较低等问题,并提出了一系列基于代谢工程、过程优化和新型反应器设计等手段以调控化能自养细菌的碳代谢过程并提高其固碳效率。介绍了在生物反应器中培养的化能自养固碳微生物的应用前景,包括提高自然ECO的初级生产力、减少特定场合的碳排放量以及生产微生物高价值副产品等。最后强调了化能自养细菌在上述领域应用的环境优势以及后续在规模化应用方面尚存在的问题,丰富了对化能自养细菌捕碳、固碳和转化碳过程中的机理和影响因素的认识。
赵晓迪, 谢丽, 王磊. 化能自养细菌在生物反应器中的高效固碳:挑战、对策及应用前景[J]. 科技导报, 2025, 43(22): 86−97.
摘要:扩散模型在生成式任务中展现出强大的能力,但其在视觉感知任务(如深度估计与人像分割)中的应用仍有待深入探索。提出一种基于扩散模型的统一框架 Diffusion Perception,实现高质量深度估计与人像分割。通过将传统感知任务重新定义为条件生成问题,该框架利用潜在扩散模型(LDM)的去噪特性,在潜在空间中优化预测结果。创新性设计 3 种核心处理阶段:多模态特征编码阶段、噪声输入预测阶段和文本控制特征提取与重建阶段,使扩散模型从生成范式迁移到视觉感知任务范式上。实验表明,这种方法在自建深度估计数据集上对应的评估指标:相对精度(RR)、平面估计精度(plane)和场景一致性(consistence)分别达到了 93.98%、99.61%、93.61%,均优于现有先进的深度估计方法。此外,在人像分割任务中,对应的交并比(IOU)与平均交并比(mIOU)分别达到了 96.98%、91.98%,均优于现有分割算法。为扩散模型在视觉感知领域的应用提供了新思路,其生成式范式能够自然处理预测不确定性,适用于动态环境下的鲁棒感知任务。
摘要:智能建造与建筑工业化协同发展是复杂的系统,是推动建筑业转变发展方式与经济转型的重要方法。通过云模型和复合系统协同度模型对中国各地区智能建造与建筑工业化协同度进行测算。研究之后发现:中国智能建造和建筑工业化 2 个子系统的发展存在空间关联性,一个地区智能建造和建筑工业化的发展往往带动别的地方相应子系统的发展。而智能建造与建筑工业化协同发展程度与地域关系不大,各地区在推广智能建造与建筑工业化协同发展的过程中,应当注重智能建造和建筑工业化 2 个子系统发展的协调性和相似性,因地制宜制定相应的政策。
国家安全导向下的科研治理转型——特朗普2.0 时代美国科技政策的制度重构与中国应对
摘要:在科技竞争与地缘安全日益交织的背景下,科研治理逐渐呈现出以国家安全为导向的趋势。2025 年,特朗普再次当选美国总统,美国的科研政策加速从“开放协同”向“安全主导”转型,科研投入、合作机制、人才政策和监督管理体系全面调整。回顾了美国成为科技强国的制度基础,系统分析特朗普 2.0 政府在科研预算、国际合作、人才流动和议题监管等方面的政策变化,揭示美国科研体系的范式转型;进一步分析主要国家的应对策略,并梳理全球科研格局的重组趋势。提出美国科技政策的范式转变推动全球科研格局朝着阵营化与多元化发展,中国应构建具有战略韧性和全球适应力的科研治理体系。
朱相丽, 魏俊峰, 刘小平, 等. 国家安全导向下的科研治理转型——特朗普 2.0 时代美国科技政策的制度重构与中国应对[J]. 科技导报, 2025, 43(22): 115−119.
摘要:“为科学而科学”是一种古老的科学传统。民国学人在彭加勒思想的影响下,从多方面对这种科学理念和科学态度进行合理性的辩护,其诸多论述对于今天重视纯粹科学或基础研究,以及取得从0 到 1 的科学发现或科学发明,无疑具有借鉴和启迪意义。
《科技导报》创刊于1980年,中国科协学术会刊,主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的研究成果、权威性的科学评论、引领性的高端综述,发表促进经济社会持续健康发展、完善科学技术管理、优化科研环境、培育科学文化、促进科学技术创新和科技成果转化的决策咨询建议。常设栏目有院士卷首语、科技新闻、科技评论、专稿专题、综述、论文、政策建议、科技人文等。
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