随着全球范围内碳排放政策日趋严峻，碳中和正成为当前热议话题。2020年中央经济工作会议将“碳达峰、碳中和”列为2021年八项重点任务之一。“碳达峰、碳中和”背后的意义在于推动社会向绿色发展转型，以能源高效利用、清洁能源开发、生产方式和产业结构转变为核心，发展低碳经济。

早在2014年的《中美气候变化联合宣言》中，中国就首次提出2030年实现“碳达峰”的计划。在2020年的9月和12月，习近平主席在联合国大会上和气候雄心峰会上向世界承诺，中国将提高应对气候变化的国家自主贡献度，力争在2030年实现“碳达峰”，2060年实现“碳中和”。

那什么是碳达峰？什么又是碳中和呢？碳中和是指企业团体或个人测算一定时间内，直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排、二氧化碳回收利用等方式，抵消产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”的目标。碳达峰即碳排放达峰，碳达峰并不单指碳排放量在某个时间点达到峰值，而是一个过程，即碳排放首先进入平台期并可能在一定范围内波动，然后进入平稳下降阶段。碳达峰是碳排放量由增转降的历史拐点，标志着碳排放与经济发展实现脱钩。

为此，今后的经济发展过程中，需要采取全新的低碳技术发展模式，倒逼中国企业的能源转型，逐步摆脱对化石能源的依赖。而这种转型需要庞大的绿色技术体系，从而推动低碳技术大规模的研发、应用和推广。那什么是绿色低碳技术呢？目前人类又掌握了哪些绿色能源呢？

低碳技术可分为无碳技术、减碳技术、去碳技术、碳汇技术和碳中和技术。其中比较成熟的是无碳和减碳技术。无碳技术就是以无碳排放为根本特征的清洁能源技术，比如我们比较熟悉的太阳能，家用太阳能主要以太阳能热水器为主，而商业化应用中则以光伏发电为主。光伏发电技术就是将太阳能直接转化为电能存储起来的技术。我们可以通过操作这件光伏发电的展项，了解下一光伏发电技术。按动启动按钮，使照明灯发光，观察电机和LED灯是否正常运转。光伏电池使用半导体硅材料制成，当光线照射到上面时，材料内部的原子被激发，导致它内部的电子脱离原子核成为自由电子，电子的定向移动产生电流。用遮光板遮住灯光，观察电机的转动以及LED灯的亮度是否会发生变化？我们会看到当灯光照射到光伏板上时，电机旋转，LED灯发光；当改变灯光照射到光伏板上的强弱时，电机旋转速度改变，LED灯亮度发生变化。所以光伏发电对阳光强弱要求很高，而且它的能源转换效率很低，只有大约20%左右。

无论如何，即使光伏发电的效率很低，但人类已取得了长足的进步。目前，各国正在大力研发更高效的光伏发电技术，相信不久的将来，高效的光伏发电很快就能投入使用。要论能源转化率比较高的还是以机械式发电为主，即以水的动能或化石能源产生的热能，推动涡轮机运转带动发电机。除此之外，还有一种比较特殊的发电方式，那就是核能。谈到核能，大部分人会想到威力巨大的核弹。核弹和核电站都是利用了核子反应技术，本质是一样的，只不过核电站是人类掌握了控制核能的方法。那核电站又是怎么发电的呢？

100多年前，爱因斯坦提出了著名的质能方程—E=mc2，这意味了物质的质量可以转化为能量。1938年，德国物理学家奥托·哈恩发现了重核元素在热中子的轰击下会发生裂变，变成了两个新元素，并释放出能量。我们来通过核裂变核聚变这个展项简单了解一下。本展项共有两个操作界面，分别演示核裂变与核聚变过程。在核裂变界面，通过滚动操作球，控制面板上的中子球不定方向地滚动，当撞击到屏幕上模拟的原子核时，屏幕就开始显示裂变反应。核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化，只有一些质量非常大的原子核才能发生核裂变，如铀、钍等。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能，俗称原子能。1克铀235完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2.5吨煤所产生的能量。核裂变的发现是近代科学史上的一次突破，开创了人类利用原子能的新纪元。

另一个界面介绍的是核聚变，核聚变是指由质量小的原子，主要是指氢的同位素氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并释放巨大能量的一种核反应形式，太阳以其它恒星的能量便是来源于内部的核聚变；当界面中代表氘，氚的小球在屏幕上零零散散移动着，当推动上方的横向推杆时，模拟挤压氘氚，屏幕上显示“温度”和“压力”进度，当推到一定程度时，就能看到屏幕上发生的聚变反应。核聚变产生的能量远远大于核裂变释放的能量。

最初，人类对核能的利用主要集中于军事方面，用于制造大规模杀伤性武器。1951年，美国最先建成了世界上第一座实验性核电站。随后，世界各国都争先研发核电技术，目前拥有核反应堆上百座，我国核电站的建设始于20世纪80年代中期。核电站全部使用核裂变技术，而且技术很成熟，可以安全控制运营，效率十分高效。而核聚变除了氢弹之外，很难被控制。主要是因为核聚变的条件极其苛刻，需要达到几千万甚至一亿摄氏度以上的高温，对技术投入要求很高。2021年5月28日，我国研发的东方超环（EAST）实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒等离子体运行和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，再次刷新世界纪录。这意味着人类离可控核聚变商业化运作越来越近了。

我们以上讨论得无碳技术都是集中于电力资源开发，我们国家对电力资源的需求很大，但近80%以火力发电为主，改变能源结构是控制碳排放的关键。但我们也不能忽视其他行业对碳排放的影响，比如交通运输业。传统汽车使用石油，碳排放量极高，新能源汽车是目前的热门话题，各种样式款式的汽车测出不穷，我国家用汽车保有数量不断攀升，新能源汽车占比不断增大，对电力的需求也不断增加，但汽车能否摆脱化石燃料呢？氢能源汽车就是最理想的选择。

氢元素是宇宙中最丰富的元素，但它在地球上很难以单质的形式存在，大多是水的化合物形态。想要了解更多关于氢能源的知识不妨看看这件展品——可再生能源-氢能。当我们按下第一个按钮时，光线照到前方的光伏板上发电，利用电能电解水，进而制取氢气和氧气。只要我们有足够的电源，通过电解海水可以得到充足的氢气，这种能源将来大有可为；按动第二个按钮时，氢气和氧气通过特定管道输送，净化后输送至燃料电池。氢气的最关键的技术在于它的储存，气体的储存难于液体和固体，目前最佳的方案就是加压或低温变为液态氢；按动第三个按钮时，燃料电池被启动，通过氢与氧的反应产生电能，最终驱动转盘转起。氢燃料电池是比较合理的利用方式，它是水电解槽产生氢和氧的逆反应，安全高效无污染，装置可大可小，适合汽车使用。

人类孜孜不倦的追求低碳循环之路，力求保护我们赖以生存的地球，实际上就是人类寻求更好的生存、发展与自然生态的和谐之路。人类应该在参透自然、掌握自然规律的基础上，自觉的守护我们脚下的水土和头顶上的风光，继续沿着绿色低碳之路脚踏实地的走下去。