近年來，日本政府在可持續發展方面做出了堅定承諾，包括到2050年實現碳中和以及停止向海洋排放塑料廢料。作為全球可再生能源和環保技術的領導者，日本正在推動多項創新，包括透明太陽能電池、綠色氫能技術和植物基塑料，這些技術有望在未來大大改變能源和環保領域。
透明太陽能電池：打破傳統的光伏技術
目前的商業太陽能技術主要集中在屋頂上的矽光伏（PV）電池。然而，矽光伏電池由於其不透明的特性，限制了它們在透明表面上的應用，如窗戶。日本的科研團隊早在2009年就發現了一種名為鈣鈦礦的晶體礦物具有光伏特性，能將光轉換為電壓，開啟了新型透明太陽能電池的可能性。
鈣鈦礦材料可像墨水一樣被精細地印刷在玻璃上，可以是透明或有色的複合材料。這種技術使得在高層建築中，窗戶和牆壁也可以用來捕捉太陽能，極大地增加了城市地區的能源生成潛力。根據Panasonic集團鈣鈦礦PV項目負責人金子幸弘的說法，如果能將鈣鈦礦電池應用於建築物的窗戶和牆壁，將大大減少對大型太陽能電廠的需求。
Panasonic在2020年製造了一個804平方厘米的鈣鈦礦和玻璃電池，達到了世界領先的效率。這家公司正在致力於將這些技術轉換為商業應用，並計劃在2025年之前推出大規模的示範材料。
綠色氫能：清潔能源存儲的未來
隨著對可再生能源的需求增加，如何有效存儲清潔能源成為一個關鍵問題。綠色氫能是一個有前途的解決方案，通過電解水將其分解為氫和氧，這種氫氣可以在需要時轉換成電能或作為燃料電池的能源，替代傳統化石燃料製造的氫氣。
Panasonic在氫能技術方面也處於前沿。自2018年以來，Panasonic團隊開發了一種由鎳和鐵製成的層狀雙氫氧化物作為陽極電催化劑，這種材料不僅價格低廉且易於獲得，而且其高催化活性來自於粒子尺寸的極小化，從而增加了表面積，提升了電催化性能。Panasonic團隊開發的由鎳和鐵製成的層狀雙氫氧化物（Layered Double Hydroxides, LDH）作為陽極電催化劑，具有高電催化活性，特別是在氧氣析出反應（Oxygen Evolution Reaction, OER）中的應用。這種電催化劑的粒徑小於10納米，表面積大大增加，從而提高了其活性。具體來說，這種層狀雙氫氧化物電催化劑在鹼性水電解中的應用顯示出顯著的效率提升。根據Panasonic的研究，這種電催化劑在低溫下製造，進一步增強了其可持續性，並且可以應用於鹼性和陰離子交換膜水電解技術中。
目前，Panasonic正在測試這種納米顆粒電催化劑的耐久性，並計劃在2025年向電解槽製造商提供樣品進行測試。這些測試的目的是確保這種電催化劑在實際應用中的長期穩定性和高效性。
植物基塑料：邁向無塑料廢料的未來
作為全球第二大塑料消費國，日本在2019年承諾到2050年不再向海洋添加塑料廢料。Panasonic開發了一種植物基替代傳統化石燃料塑料的材料—纖維素纖維樹脂複合材料“kinari”。這種材料已經應用於多種產品，包括環保衣物的按鈕和無線手持吸塵器的底盤。
主要特點:
高強度和輕量化：kinari材料具有高強度，並且比傳統塑料輕約10%。
環保生產過程：其生產過程顯著降低了二氧化碳排放，並利用了多種廢棄物，如咖啡渣、森林管理中的剩餘木材和清酒生產的副產品。
多樣性和可塑性：kinari可以被模塑成各種形狀、顏色和質地，並且保持自然的白色。
生物降解和循環利用：這種材料支持生物降解和材料回收，促進了真正的循環經濟。
Panasonic的目標是提高kinari的生物質含量，最終實現100%由生物質製成，完全消除石油基樹脂的使用。目前，kinari已經應用於多種產品，包括無線吸塵器的外殼、可重複使用的飲料杯和服裝的鈕扣。
Panasonic還開發了一種基於近紅外分析的塑料廢料分揀技術，可以輕鬆識別纖維素複合材料，從而提高其回收效率。這些技術將幫助日本達成其可持續發展目標，實現更環保的未來。
結語
日本正在通過透明太陽能電池、綠色氫能和植物基塑料等技術的創新，朝著實現2050年可持續發展目標邁進。這些技術不僅在實驗室中取得了突破，更逐步邁向商業應用，為全球環保技術提供了重要的示範效應。在這個過程中，Panasonic等企業的創新和努力，將為全球能源轉型和環境保護帶來深遠影響。
參考文獻及圖片來源:
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