2020年是戴森设计大奖(The James Dyson Award)创下新纪录的一年,目前该奖项已经资助了来自世界各地的年轻工程师和科学家的250项发明。在今年充满严峻挑战的背景下,戴森设计大奖收到的参赛作品数量达到历史新高,作品质量表现出众,彰显了青年发明人才的独创性。今年荣获了3万英镑奖金的全球冠军和全球可持续发展冠军,都为当前人类面临的全球性问题 -- 女性错过乳腺癌筛查导致发现病症过晚,以及可持续产生的可再生能源匮乏,给出了解决方案。


下面一起来看下,可持续发展奖 - 由Carvey Ehren Maigue发明的AuREUS系统科技。


可持续发展奖:AuREUS系统科技


问题


许多可再生能源面临间歇性问题,如风能和太阳能只能在特定的环境条件下才能产生。太阳能电池板必须面向太阳才能将可见光转化为可再生能源,目前的太阳能发电厂都是水平而非垂直建设的。并且,发电站通常被建在优质的耕地上,导致土地不能用于农作物种植。


据统计,化石燃料占全球能源产品的81%以上[4],如果继续以目前的速度燃烧化石燃料,到2060年全球的天然气和石油供应将面临枯竭[5]。同样的,中国能源消费构成中化石能源仍为主要来源,占比偏高,而清洁能源消费量占能源消费总量的23.4%,一次电力和其他非化石能源仅占比14.9%[6]。然而,有成千上万的窗户和其他表面可被重新利用,却被人们所忽略。



解决方案


戴森设计大奖的首个可持续发展奖得主面临的挑战是,如何更有效地利用光获取可再生能源,并在此过程中完成废弃物的升级利用。

AuREUS是菲律宾马尼拉马普阿大学的Carvey Ehren Maigue发明的一种材料。它可以附着在原有的结构或物体表面,吸收紫外线并将其转换成可见光,从而产生电能。这种产能方式是传统太阳能电池板无法实现的。无论是晴天还是阴天,Carvey的材料都可以产生电能,因为其材料中的颗粒会吸收紫外线,从而使它们发光。当这些粒子“静止”时,它们让多余的能量以可见光的形式从材料中“释放”,随后可见光就能转化为电能。相比太阳能电池板,AuREUS有望将更多的太阳能转化为可再生能源,甚至在没有阳光直射的情况下也能充分发挥作用。目前有测试表明,它的光电转换效率达到48%,而传统的光伏发电的光电转换效率只有10-25%[7][8]。

一直以来,菲律宾都饱受极端天气之苦,农民也经常因此损失惨重。Carvey没有放任受灾农作物腐烂,而是试图将其变为他的衬底材料的紫外线吸收剂。在测试了近80种不同类型的本地农作物后,Carvey发现其中9种可作为长期使用的备选。当衬底被应用于材料时,它是耐用的,半透明的,并且可以塑造成不同的形状。Carvey已经在研究开发可用于窗户和墙壁之外其他地方的材料,比如布料,并打算将其应用到汽车、船只和飞机上。

詹姆斯·戴森表示:“AuREUS可持续利用废弃农作物的方式令我惊叹,但我更加被Carvey的坚定和决心触动。2018年未能入围国际评审后,他仍坚持并进一步延伸了自己的想法 -- 这将是他在漫长的商业化道路上非常重要的性格特质。我祝愿他一切顺利,我本人也很关心农业,一直担心光伏电池大量覆盖肥沃丰产的农业用地的问题。Carvey的发明呈现了一种令人信服的方法,让我们在城市内的窗户等现有结构上也能创造清洁能源。”


可持续发展奖:AuREUS系统科技


坚持不懈


2018年,Carvey首次将他的想法提交给戴森设计大奖,但没有进入最终评审阶段。当时,他的这项技术仅能应用于窗户上,而且在衬底中使用了一种化学化合物作为主要成分。经过两年在应用领域的进一步研发,将回收改造的废弃农作物作为衬底材料后,Carvey的发明最终荣获了戴森设计大奖首个可持续发展奖。他坚持不懈改进自己的想法,并从挫败中吸取教训。Carvey对待失败的精神与詹姆斯·戴森不谋而合,这也是戴森工程师们所具备的关键品质。

Carvey在与詹姆斯·戴森交谈后表示:“获得戴森设计大奖冠军对我而言,既是起点也是终点。它标志着多年来外界对AuREUS是否具有全球意义这一质疑的结束,也标志着AuREUS系统技术走进世界视野的开始。我希望能利用自然资源去创造一种更好的、贴近人们生活的可再生能源,去实现一个可持续的、可再生的未来。”


可持续发展奖:AuREUS系统科技

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