超级计算机催生全新能源形态，人类或将摆脱化石燃料实现零碳循环
一直以来，人类都依赖着化石燃料驱动文明。然而，在化石燃料储量日益减少、气候变暖日益加剧的今天，科学家们一直希望开发出一种新型燃料的生产技术： 太阳能燃料。
所谓的太阳能燃料，其实是一个脑洞大到类似于“水变油”的想法：利用太阳能，将传统燃料燃烧后的“废物”——水或二氧化碳——重新转换成燃料。想法虽然十分美好，但这一过程十分艰难复杂，科学家们到现在都还没有找到合适的解决方案。 不过，最近的一项研究将很有可能将改变这一现状。
长久以来，已知可以用于生产太阳能燃料的催化剂只有 16 种。来自美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和加州理工学院的研究人员利用 超级计算机 采用了全新的方法， 在两年内便新发现了 12 种催化剂 ， 大大推进了太阳能燃料的研究进程。
3 月 6 日，此项重要研究成果发表在美国国家科学院院刊（Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS）上。
在阳光的照射下，名为“光阳极”的催化剂材料将水分子中的氢和氧进行分离，生成氢气和氧气（图中气泡）。这一重大研究突破将可能助推太阳能燃料的大规模生产。
那么问题来了，我们已经拥有相当高效的太阳能电池了，可以直接把太阳能转化为电力。 为什么科学家们还在研究把太阳能转化为燃料的技术呢？ 答案是： 纵使太阳能电池的效率再高，人类也离不开燃料 。
自1776年，英国人瓦特改良的蒸汽机发出第一声轰鸣开始， 人类就再也无法摆脱燃料。 不论是火箭、飞船，还是车辆、潜艇，亦或是工业生产、炒菜做饭，人类生活的方方面面都与燃料息息相关。两百多年来， 我们这个地质学意义上几乎是一个瞬间的时间里， 把地球几十亿年的化石储备燃烧掉，首先转化成热，然后再变成机械能、电能，当然了，还有造成温室效应的二氧化碳。
可以这么说，现代人类社会的几乎全部动力都基于下面这个简单的化学反应：
碳氢化合物 / 氢气 + 氧气 → 水 + 二氧化碳
然而，就算地球上的燃料暂时还不会耗尽，化石燃料燃料带来的气候变暖已经火烧眉毛。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的报告称， 如果人类想要让地球摆脱生态崩溃、海平面上升、粮食短缺甚至陷入战乱的梦魇，必须把温度上升限制在2度以内 ——或者说，还能再排约1亿吨二氧化碳。如果人类按照现有情况继续排放，只需要20到30年就可以“达成”这个危险的目标。
化石燃料已不能再如此大规模使用，却并不是所有地方都能用电力替代。在特斯拉等公司的大力推动下，电力汽车似乎离彻底取代化石燃料汽车只剩一步之遥。然而，锂电池的能量密度——单位重量能源载体所能释放的能量——却小得可怜，这使得电力汽车的里程十分受限。
举例而言， 一台两顿重的电动汽车顶多可以行使约300公里 。你无法想象，一架飞机背着满满一机腹的电池起飞，也不可能让一艘轮船带着比货物重得多的电池远航。
各种能源载体能量密度对比：锂离子电池的能量密度过低，以至于只能用在少数领域。可不要小看你的小肚腩，脂肪是极佳的能量载体。一个伟岸的将军肚里所蕴含的能量，很可能胜过一台充满电的特斯拉汽车。
因此，几十年来，科学家们都致力这样一件事：将燃料燃烧的反应逆转—— 利用取之不尽、用之不竭的太阳能，把水和二氧化碳重新变回燃料：
水+二氧化碳碳氢化合物 → 氢气+氧气
在太阳的帮助下，让燃烧的产物摇身一变，变成生产燃料的原料，重新用于工业、交通、发电、采暖等诸多领域。如果该技术最终得以实现，将对人类的清洁能源未来有着重大的意义： 我们终于可以摆脱化石燃料，实现零碳循环。