到2050年世界人口将达到100亿，对能源的需求会是我们现在能源需求的两倍。“我们还没有准备好应对挑战，” 4月26日，Héctor D. Abruña在一个宪章日周末演讲“可持续时代的康奈尔和能源格局”上的说。

幸运的是，康奈尔的Abruña和其他人所做的工作正在把我们推向一个更加光明的能源未来。他们正在开发的燃料电池和电池技术将有利于驱动汽车、电子消费品和工业。

考虑到生产出来的57%的能量被浪费了，挑战非常巨大，Abruña，文理学院化学和化学生物系的Émile M.Chamot教授说。价格可以接受的光伏器件效率为12%左右；在汽车领域，燃料利用效率往往是大约20%。照明消耗了美国22%的用电量，但白炽灯泡整体能源利用率只有2%。

相比之下，燃料电池将化学能直接转化为电能，可具有高达90%的能源利用效率。

“如果我们还有希望解决能源问题，我们需要更高效的能量转化和储存，” Abruña说，这就意味着更好更廉价的燃料电池和电池。

Abruña解释说，燃料电池设计成类似总会三明治的结构，“两极板”就像三明治里的面包，中间是含有催化剂的膜电极组件。催化剂最昂贵的组件之一，通常含有铂或者其他贵金属。

大多数燃料电池在酸性电解液中工作，这就需要那些昂贵的金属。“我们在康奈尔的一个目标，就是将酸性电解液环境改为碱性，这样会减少对贵金属的需求。” Abruña说。

更好的电池设计也是必要的，尽管这很困难，由于“很多电池的使用会超过材料的热力学限制，挑战是在不降低安全性和材料寿命的前提下提高电池的能量密度和功率密度。”

Abruña对锂硫电池非常有信心，他说，“我认为它们具有很大的潜能。不像其他流行的设计比如锂空气电池，它们切实可行。硫含有很多能量，而且非常便宜。”但是电池的有些组件可溶，因此容量会逐渐降低，使得材料不那么完美。

但是Abruña的实验室已经发现了一种潜在的解决方案。他们制备硫纳米球体，并用一层聚苯胺将硫包覆在内。他们将一部分硫去掉，以便于在放电时，电池组件能够适应由此导致的体积膨胀而不破坏，同时硫的量足够保持电池寿命。

Abruña用一句告诫结束了演讲：“如果不把纸和塑料分开，你就不能解决能源问题。我们需要将我们对化石燃料的依赖转移到可再生能源。就一个社会来讲，能不能改变取决于我们自己。”

新材料在线编译整理——翻译：田云    校正：摩天轮