又突破吉尼斯纪录的可控核聚变,能否跑赢不用电空调的非碳中和
12月13日,美国再次宣布可控核聚变的“重大科学突破”:史上首次,人类实现了核聚变反应的净能量增益,也就是,让核聚变反应产生的能量多于了这一过程中消耗的能量——“人类朝人造太阳的目标,又近了一步”的高频词再次出现、而“化石燃料和传统核能,或将退出历史的舞台”的正确且无用之预言再次让人类亢奋!
这次美国实现的突破,也不仅仅是又创造了一项纪录,更重要的是,为碳中和技术征服全球变暖赢得了信心。
一、可控核聚变碳中和技术,不相信吉尼斯纪录
可控核聚变公认为是碳中和技术的扛鼎之作,有“毕其功于一役”潜质,担负着寻求终极能源、突破全球变暖剿杀、让人类社会在兼得不竭动力和绿色家园中赓续的使命——这是一个艰辛的科技探索过程,不应该迷恋一时一事的吉尼斯纪录。
200多年前的啤酒作坊老板、爱尔兰人吉尼斯,发现人们常常一边喝酒,一边争论世界上什么最大、最小、最重、最轻等问题。于是,他印了一些小册子来回答这些问题,招徕顾客,也为后来的吉尼斯纪录收拢了很多珍贵的素材。经年累月,形成了一项激发大众在社会生活的方方面面挑战极限,增加自身成就感和生活情趣的高品位娱乐项目是备受大众喜爱和关注。
而科技领先和吉尼斯纪录有着本质不同,它是少数的社会力量,为了人类更好发展、去攻克一个个未知的科技难题。它的小众、不可预测、前无古人来借鉴,注定它是默默无闻、索然无味而又要百折不回的,也注定是去娱乐化的、是拒绝吉尼斯纪录高光的。
可控核聚变的吉尼斯纪录是不可承受之重。虽然在可控核聚变自身的实现上,一直由最前沿的技术在与时俱进地引领,犹如不断由最新款式的赛车在全速领跑。但是,可控核聚变这条通向终极能源的技术路径却还是百年前选择的“马路”,纵是赛车也跑不出生死时速。
可控核聚变不断刷新着“吉尼斯纪录”,你追我赶,很具有竞技比赛的观赏性。如果只埋头拉车不抬头看路,科技创新的正常状态在喧嚣的观赏中就会异化。热电电容器、无偏二极管这些无温差热电转化颠覆性的技术,既颠覆也“碳中和”、却不具有“观赏性”,就进入不了吉尼斯的法眼,十几年来蒙尘落埃,被应用所遗落。
吉尼斯纪录是有价值的竞技比赛,但是碳中和技术、尤其是可控核聚变不是普通竞技、不能以鲜花掌声论英雄。现有对可控核聚变的正能量满满的畅想,却又像是在自我麻醉,很少有对危机的理性分析。所以,在可控核聚变的征途上必须规避“吉尼斯纪录”的心态,否则就与“诺奖女婿式”的尊崇科技相差无几了。
二、钡钳器不用电空调已在成果转化,是助攻可控核聚变的“非碳中和技术”
必须清醒,实现“碳中和”技术不是最终目标,只是技术手段目标;可控核聚变也不具有独立价值,只有为人类获取终极能源才有意义。追求可控核聚变,并不是因为人类缺少能源来提供动力,而是因为传统的化石能源在为人类发展提供动力的同时,带来的温室效应已经带来毁灭性的全球变暖,化石能源已成鸡肋、甚至是慢性毒药,人类缺少兼顾全球变暖的终极能源,所以可控核聚变的潜台词就是遏制全球变暖的终极能源技术。
面对全球变暖的20年窗口期,其他风、光、水能等碳中和技术即使能快速实现、时间赶趟,体量仍然也不足以成为终极能源,只有可控核聚变被寄予了以一己之力满足人类终极能源需求的厚望。但是,价值巨大的可控核聚变却又是步履蹒跚、不可预期的,即使刚刚再下一城,执拗于可控核聚变上孤注一掷来实现碳中和仍然是不理智,人类有必要再次审视“非碳中和”技术获取终极能源的可行性。
1、蒸汽机的罪与罚
“上帝已死”。蒸汽机把人类社会的发展车轮驱动了起来,人类得以从能源的束缚中挣脱出来,在获得动力自由的同时,也形成了对化石能源牢不可破的路径依赖。
从烧开水的蒸汽机、烧煤代替烧木材的内燃机,到蒸汽机输出动力、再接续驱动发电机来发电,化石能源从天使开始显现魔鬼的一面,温室效应的邪佞也一步步滋养着全球变暖的恶果。现在对碳中和的追求,就是要蒸汽机忏悔它所带来的全球变暖,提供动力的能源急需新生。
伴随着蒸汽机的进化,化石能源甚至成为能源的代名词,因为只有它们才能产生高品位热能来提供动力。而低品位热能虽然浩浩荡荡,具有终极能源潜质,却因为它们不能“烧开水”,不能被蒸汽机及其升级版所利用,所以只能是“低品位”、是废热。
因为源自蒸汽机形成了化石能源的路径依赖,低品位热能被踢出能源概念之外,成为无处为家的废热。尤其,地球作为天然大热库来储存太阳能、原产于太阳可控核聚变的核聚变能时,由于地球自身的巨大储热能力,使得以太阳能为主的热能成为非间歇性的、稳定在较小温度区间的低温热能,这其实就是远非化石能源可比拟的终极能源。但是,直至当前,人类都只有利用高品位热能提供动力的蒸汽机系列技术,“低品位热能”不但享受不了终极能源的荣耀、还被温室效应圈禁在地表-大气圈系统,集聚成为难以被处理的地球废热、成为全球变暖的主因。现在,人类把全部精力聚焦在碳中和技术、可控核聚变上,旨在通过获取终极能源技术,来解决温室效应的这个次因遏制全球变暖,低品位热能这个主因反而被人类忽略,成了不设防的技术领域。
随着热电电容器、无偏二极管这些无温差热电转化技术的次第出现,尤其是钡基电池无温差热电转化的专利技术已经迈出成果转化的脚步,“非碳中和”技术也必将掀起低品位热能原本终极能源的红盖头。
2、钡基电池无温差热电转化,低品位热能逆转为终极能源的非碳中和技术
热力学第二定律开尔文表述认为,“不可能制成一种循环动作的热机,从单一热源取热,使之完全变为功而不引起其它变化”,该表述正确无疑、却有时代局限,缺少热电转化的内容,只涉及了“热能向机械能转化”,以“这不可能”、“那不可能”的否定结论成为封印能源梦想的铁幕。;而无温差热电转化是铁幕上的沙眼,钡基电池在此处打开了一扇窗。钡基电池“可以实现将热量从单一热源100%转化为电能”,修正了热力学第二定律。它把热力学第二定律的开尔文表述从宏观的热-机转化推进到微观的热-电转化,从“不可以100%转化”升华到“可以100%转化”。
钡基电池不但也能够把高品位热能转化为电能、并以电力形式提供动力,更能够普适性、高效率地完成低品位热能的热电转化,这个技术精粹既对应人体适宜温度范围,也匹配“地球废热”等不足100°C的低品位热量。
至今所制备钡基电池的样本单体,参数优于5号化学电池,开启了 “无温差”热电转化的新纪元。
3、钳温器不用电空调,颠覆传统空调的制冷技术
钳温器专利技术从制冷需求的原点出发,避开了现有的、包括传统空调逆卡诺循环在内的“热交换”制冷,同时既“自源钳温”又“废热发电”,是嵌合性的制冷技术,构造了“热转化”的制冷新路径。
钳温器只是由几个成本低廉、与热能相关的成熟商品作为部件:1、热管导热能力远远优于金属铜的超导热;2、固-固、固-液相变材料潜热状态的大储热量和温度平台;3、热电转化部件把热能转化为电能。钳温器把“热管、固-固、固-液相变材料、热电转化部件”组合起来,构造了“高温向低温传递热量”的路径,实现目标物自行被钳温的系统功能——目标物废热被热管快速导出、废热再被导入潜热状态、具有恒温平台的相变材料中大量暂储、相变材料中暂储的废热进一步被热电转化为电能、而最终摆脱热能形式,至此通过以目标物自身热量为工作能源,自源“热电转化”掉目标物热量、而目标物降温到人为设定温度,“热电转化”和“自源降温”的嵌合过程就是钳温。“快导出、多暂储、转化掉”的过程循环往复,直至将目标物钳温到人为设定温度。
这个固、液体目标物因为废热自行减少得以降温、将固、液体目标物废热转化为电能两种功能同时“嵌合”一体的制冷过程,就是钳温。
钳温器能够直接钳温固、液体目标物,被直接钳温的固、液体目标物可以再迭代钳温所封闭的气体目标物,间接等效出传统空调“制冷空气”的功能,是不用电空调、准确地说它其实更是不用电空调中的战斗机——发电空调,具备了满足更高制冷需求的技术基因,为替代传统空调全球市场奠定了坚实的技术基础。
三、张开市场的翅膀,钡钳器载着钡基电池演绎“骑鹅旅行记”
钡基电池用作钳温器中的化热器(化热器是将热能转化为电能等非热形式的部件)就形成了钡钳器。在人体适宜温度范围内高效无温差热电转化的优势发挥,将使钡钳器更充分展现发电空调的功能:无风吹无噪音、可移动可携带,可以直接作用于固、液体目标物,将会激发出更多的制冷新刚需,具有相对于传统空调的高性价比和强劲竞争力。
钡基电池就如小调皮尼尔斯,一旦骑上钳温器这只家鹅的脖子,就可以借助市场竞争的翅膀环游世界。钡基电池在地球上无处不能的“无温差”,也打造了钡钳器应用场景的普适性。一旦钡钳器作为不用电空调得以社会化、全球化应用,海量钡钳器就虚拟出一个包裹住地球的巨钡钳器,就成为“地球独享”的巨发电空调,把全球变暖难题分解为一个个的局部制冷问题零敲碎打掉。发挥巨发电空调的同时,地球废热因巨钡钳器的嵌合性,持续转化成为清洁电能,当转化掉地球废热动态地多于正在形成的地球废热、地球废热持续支出大于收入时,地球不但被钳温,人类也可以获得时空随机、稳定、无限的清洁电能,低品位热能就逆转为人类梦寐以求的终极能源——在这个过程中,家鹅驮着的懵懂少年,也才钡钳器成长为巨钡钳器的“非碳中和”技术。
美国这次可控核聚变的重磅突破,意义在于输出能量首次大于输入能量,但是距离实际应用仍然来日方长,“重磅突破”也没有突破可控核聚变的50年魔咒。而且,在全球变暖仍然极其严峻的背景下,50年魔咒更强化为“20年魔咒”,即可控核聚变必须在20年的全球变暖“窗口期”内成功地为人类提供终极能源,超过窗口期、当人类社会开始不可逆的恶化时,皮之不存毛将焉附,为人类社会而存在的核聚变也将“出师未捷身便死”,或第20年、或第30年实现都将没有意义。
可控核聚变最终不一定能以终极能源战胜全球变暖,即使降格为吉尼斯纪录也是带动社会科技进步的吉尼斯纪录,不同于大众的普通吉尼斯纪录,具有积极意义。作为科技领域的吉尼斯纪录,创造的主体也只是小众的科技力量,所以仍然要去娱乐化不浮躁。风物长宜放眼量,可控核聚变的你赶我超也是各领风骚三两年,这次美国的突破也没什么大惊小怪、不必要上纲上线,我国也曾刚刚领先过、今后的探索过程中也必是不同科技力量的不断交替领先。
当然,清醒认识到可控核聚变“梦想走进现实”仍然道阻且长,从而摆脱吉尼斯纪录的心态干扰,不被娱乐化的乱花所迷眼,心无旁骛地接续探索。包括对待可控核聚变之外的其他“碳中和”技术,也不要动不动营销式地“太空发电站”、“沙漠光伏”,应该以奥卡姆剃刀的经世济用为追求,而不是热衷于科技噱头的炫耀。
撇开可控核聚变的喧嚣、高光,理性看待它的危和机;绕过可控核聚变这座碳中和的“巨像”,重审“非碳中和”技术的价值,是不受吉尼斯纪录所羁绊的务实追求:钡钳器颠覆在于“非碳中和”的技术理念上,它的技术、材料和工艺成熟、经济且简单,已经在成果转化阶段与资本相博弈。在遏制全球变暖的同场竞技中,又“重磅突破”的可控核聚变,有把握跑赢钡钳器吗?
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