能量：关于流的全部

如何获得，使用，保存或避免对能源的需求令人信服。自工业革命以来，我们的许多产品都非常依赖能源，而不是其他两个关键参数，信息和结构。这种依赖导致了对环境的昂贵负担，但是生活世界为解决方案提供了希望。首先了解自然界能量的动力很重要。

在描述自然世界时，我们将能源流，物质周期和食物网作为关键组成部分。能量被描述为流动而不是循环，因为我们如何构图现象。阳光，我们的最终能源来源，流过我们的世界并进入太空，而碳在我们的生物圈中无休止地回收。

在太空中耗散的路上，这种阳光充满了整个世界，具有工作能力，并且该世界中的生物可以通过它们的使用方式来分配。您要么用阳光（自动养殖）制作自己的食物，要么没有（异养殖）。如果您不自己做食物，则可以吃其他人（食肉动物，食肉动物）或其废品（分解剂）。自养卵石在光合作用中将阳光转化为化学能，并制造我们都依赖的糖和氧气。糖通过细胞呼吸燃烧以进行工作，而我们的动物也呼出二氧化碳，这正是自养糖制成糖的含量。井井有条;非常完整。

我们可以从中学到什么？

1.首先，从一个来源，太阳及其访问是通用的。

2.该能量可通过产生标准单元的生产来实现：ATP，ATP，这是一种是生物能量使用的基本小部件的糖磷酸盐分子。您可以将其存储，运输它，随时随地使用它，并轻松快速地回收它以重复使用。

3. ATP的标准化组件是在自动营养和异养卵石之间的优雅互补和连续交换中无休止地花费的。各方的无效副产品是对方生产能量和材料的原料。

4.当能量流过系统朝熵和空间真空流动时，生物世界忙于构建本身，实质上朝着相反的方向朝着更多的秩序而不是更少的方向前进。这在整体系统中达到了主要平衡。

我们是否设计了一个接近此的能源系统？不……但是让我们自己不要太难。这些过程中的大部分仍然是一个谜，我们根本没有生产类似的有机（和信息丰富）材料的技术能力，更不用说控制它们以供我们使用了。然而，在模仿这个奇迹般的循环方面取得了重要的进步，我将在这里提到其中两个。

光合作用虽然很复杂，但可以部分描述为分裂的水。植物吸收水（H2O）和二氧化碳（CO2），并希望将每个分子的一部分结合起来制成糖。因此，它需要将氢从水中拆分出来，并将其与二氧化碳的碳结合起来。值得庆幸的是，它扔掉了剩余的氧气。

马萨诸塞州理工学院能源与化学教授丹尼尔·诺塞拉（Daniel Nocera）在他的职业生涯的大部分时间里都在研究这种现象。最近，他的实验室提出了一种将水便宜有效地分为氢和氧气的方法，他们建议我们将这种能力纳入太阳能电池板阵列。在阳光期间，光伏面板的过量电力将用于拆分水，并且两个组件将在燃料电池中重新组合。到了晚上，燃料电池会为电器和电动汽车供电。来自燃料电池的多余水会反馈到系统中，以进一步分裂。前进是在相对便宜的催化剂中，这是一种可以在室温，正常气氛和中性pH的磷酸盐/钴电极。

Nocera及其同事也希望从此过程中生产燃料。正如植物结合氢和碳制成糖一样，他们想将这两个元素结合起来，制成甲醇等碳氢化合物来为您的汽车燃料。由于用作燃料的原料的碳将来自现有二氧化碳，因此当燃料燃烧时，它将是碳中性的。一个来源;许多产品。

麻省理工学院的另一个团队是学生设计团队，也推动了基于太阳能的能源系统的实际应用。该团队Heliotrope已经设计了一种被动结构，可以像植物一样追踪太阳，以优化太阳能电池板的曝光。没有电动机，没有电，没有呼声。仅使用两种金属的不同膨胀特性的出色设计将薄薄的面板向光弯曲。炉子恒温器中使用了类似的双金条条，以使电触点弯曲，并在太热时关闭锅炉。两者都是使用简单反馈的被动控制系统。在这里，设计师使用材料中的信息来代替电动机的能量，以自动定位其面板。

这两个示例都表明，科学家和工程师正在逐步将这些碎片放在一起，以建立一个更集成的太阳能收集系统，并且我们正靠近周围的那个奇妙的模型。

汤姆·麦基格（Tom McKeag）在加利福尼亚艺术学院和加利福尼亚大学伯克利分校教授生物启发的设计。他是Biodreammachine的创始人兼总裁，这是一家非营利性教育学院，将受生物启发的设计和科学教育带入K12学校。

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