图片来源:伤风/狐蝠式战斗机
全球人口不断增长，发展中经济体快速工业化，以及政府和工业为应对气候变化而减少碳排放的压力不断加大，给能源行业带来了前所未有的压力。
如果要满足这些需求，就必须改变我们生产、运输和储存能量的方式。这一转变的核心是研究用于下一代绿色能源系统和环境监测设备的材料。亚博网站下载
本文将讨论电池和燃料电池技术的进展以及分析化学在这类器件发展中的作用。这些设备对环境的影响和监测其影响的技术也将被探索，以及数字时代的能源未来。
能源和储存
对可再生能源、精密便携式电子产品和电动汽车日益增长的需求要求创新的材料解决方案，其中分析化学发挥着核心作用。燃料电池和可充电电池的进步将有助于开启一个能源储存和节约的新时代，补充太阳能和风能等间歇性可再生能源，并为电动汽车提供更快的充电速度和高容量电池。
燃料电池和电池都是通过原子的氧化以及随后的电子和离子分别通过外部电路和电解质的流动来产生能量的;然而，与电池不同的是，燃料电池需要持续的燃料供应，通常是氢或富氢物质。
电池和燃料电池在绿色交通、移动电子、能源管理系统和大规模能源存储中发挥着核心作用。目前的研究集中在提高储能设备的性能、安全性和成本上。
要将新材料应用于亚博网站下载商业设备，就需要对其潜在的化学和结构有详细的了解。先进的表征技术如x射线衍射(XRD)、x射线吸收光谱(XAS)和隧道电子显微镜(TEM)有助于揭示影响电池性能的重要性质，如降解机制。
电池技术的进步
由于其重量轻、能量密度高、自放电率低和可充电性，锂离子电池已经成为当今使用的领先的储能技术。
目前锂离子电池的研究集中在可能的新型电极材料、电解质成分和了解树枝晶的形成，以提高新型锂离子器件的容量和安全性。亚博网站下载先进的表征方法对阐明新型电池材料或配置的行为是必要的，理想情况下在操作条件下。亚博网站下载
核磁共振波谱就是这样一种方法，它提供了一种手段，通过检测由恒定和振荡磁场组合产生的特征电磁信号来表征局部结构，即使在高度无序、高度反应的系统中，如锂离子电解质中。
核磁共振是一种非破坏性成像技术，其原理与核磁共振波谱相同，但不同的是采用时间分辨测量，提供有价值的特殊信息来补充核磁共振推断。
随着大规模储能需求的加剧，人们对锂离子电池的成本产生了担忧。由于钠的成本低、在地球上的储量丰富以及与锂类似的电化学机制，钠一直被认为是一种可能的解决方案。钠离子电池(Na-ion)的配置方式与锂电池基本相同，但阴极是一种含钠矿物。锂离子电池和钠离子电池之间的相似之处意味着它们的制造过程也相似，并且完全适用于生产钠离子设备。
能源对环境的影响
不断增长的人口，持续的工业化和城市化，正在给我们的星球带来越来越大的压力。环境的变化是由污染、全球变暖、人口过剩、废物处理和森林砍伐等人为问题造成的，这些问题在很大程度上都是对自然资源不可持续消费的产物。
我们对锂离子技术的依赖并非没有环境代价。在世界范围内，电池垃圾问题日益严重，导致许多地区，如欧盟、加州和纽约，禁止在垃圾填埋场处置可充电电池，需要发展替代废物管理策略。然而，锂离子电池中的锂并不是唯一渗入土壤、空气和水中的污染元素。
将外来化学物种引入水生生态系统会对生态系统和公众健康造成危害。水的化学分析是至关重要的，当水通过工业过程重新引入环境或用于饮用，以确保不会对人类或生态系统造成伤害。气相色谱法和质谱法是鉴别水中天然元素和化学物质的常用方法。
展望未来
人类社会的进步，以及随之而来的新的社会需求，推动了分析化学的进步和创新。分析科学越来越被要求提亚博老虎机网登录供解决问题的方法，如意外的环境污染事件和新的，不受管制的污染物的出现，并受到前所未有的审查，由于现代社会的日益互联。为解决这类问题而开发的新分析方法和工具侧重于小型化、自动化、降低成本和可持续性等领域。
结论
随着世界人口的增长，人类活动对环境的影响越来越大，对绿色能源解决方案和新的环境监测技术的需求也越来越大。
对分析化学界的要求不会随着减少我们对环境影响的努力而减少，但会随着对新能源和监测解决方案的需要而继续改变。随着政府和行业继续应对气候变化，新材料和表征仪亚博网站下载器的开发在未来几十年将是至关重要的。