论文标题：Climate change and innovative paths to a more sustainable future

期刊：Frontiers in Energy

作者：Steven Chu, Qi Wang

发表时间：15 Dec 2024

DOI：10.1007/s11708-024-0965-1

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文章导读

气候变化是当今全球面临的严峻挑战和紧迫危机。近日，诺贝尔物理学奖得主朱棣文院士和王麒博士在《Frontiers in Energy》期刊发表了题为“Climate change and innovative paths to a more sustainable future”的Perspective文章。文章强调，为了实现温室气体净零排放的目标，我们必须消除所有行业和生产及使用各种材料过程中的温室气体排放，包括钢铁、混凝土、塑料、化学品、纺织品以及整个食品供应链。这需要一场以100%可再生能源为动力的第四次工业革命和第四次农业革命。

文章进一步指出，在迈向温室气体净零排放的征途中，急需创新的技术路径。首先，可再生能源的总体成本必须进一步降低。为了消纳高比例的可再生能源，储能技术是一项关键的技术解决方案。抽水蓄能目前是全球主要的储能方式，而电池技术在能量密度提升和成本降低方面已取得了显著进展，尽管电池材料资源的有限性仍是一个待解决的问题。其他化学储能方式，如氢和氨，也日益受到关注。其次，分布式能源资源（分布式光伏/风电、需求响应、电动汽车等）能够为加速清洁能源转型做出重要贡献。虚拟电厂或许也可以成为帮助改善电力平衡和提供系统可靠性的有价值解决方案。此外，我们还需要开发将二氧化碳转化为绿色燃料的技术，以促进循环经济的发展。同时，农业领域也需要创新，采用人工合成微生物等方式取代氮基肥料，消除食品供应链中的温室气体排放。最后，人工智能技术的蓬勃发展在支持和加速清洁能源转型方面具有巨大潜力，但人工智能计算需要耗费大量电力，我们需要在人工智能计算和电力系统之间建立创新的协同效应。

文章最后强调，除了技术创新之外，还需要引导公众从使用一次性商品的“用完即弃”型模式转变为注重可重复使用商品的消费模式，减少资源浪费和二氧化碳排放。我们还应当制定相关政策，鼓励建筑行业使用木材而非钢筋混凝土，减少碳排放。同时，我们需要重新定义“财富”的衡量标准，将重点放在生活福祉和身心健康上，在提升生活水平的同时应对气候危机。

文章信息

Abstract:

The challenges posed by climate change and greenhouse gas net-zero transition are discussed. Several key technology areas which require innovation are briefly reviewed in this article, including renewables, energy storage, distributed energy resources, CO₂ utilization, agriculture, and the synergy between Al and energy transition. The shift in mindset from “re-cycling” to “re-using” and a redefinition of “wealth” for a more sustainable future are also proposed.

Cite this article:

Steven Chu, Qi Wang. Climate change and innovative paths to a more sustainable future. Front. Energy, https://doi.org/10.1007/s11708-024-0965-1

Full text：

作者简介

朱棣文

诺贝尔物理学奖得主

中国科学院外籍院士

原美国能源部部长

朱棣文，祖籍江苏太仓，诺贝尔物理学奖获得者，第12任美国能源部部长，美国国家科学院院士、中国科学院外籍院士、美国艺术与科学院院士、美国哲学学院院士、英国皇家科学院外籍院士、英国皇家工程院外籍院士、韩国科技研究院外籍院士。斯坦福大学物理学、分子及细胞物理学、能源科学教授。

朱棣文院士因在激光冷却和捕陷原子方面的开拓性研究荣获1997年度诺贝尔物理学奖。他于 2009-2013年期间担任美国第12任能源部长。作为首位出任内阁成员和任职能源部长时间最长的科学家，他发起了多个重要项目,包括能源先进研究项目署(ARPA-E)、能源创新中心清洁能源部长会议等。在出任能源部长前，他曾担任劳伦斯伯克利国家实验室主任，大力发展可替代和可再生能源技术。之前他还曾是 AT&T 贝尔实验室量子电子研究部门主任。他在斯坦福大学还建立了 Bio-X 学院,这是一个联合了物理、生物科学、医学和工程的多学科交叉的研究机构。

朱院士在美国罗彻斯特大学获得物理和数学学士学位,在美国加州大学伯克利分校获得物理学博士学位，此外还拥有35项名誉学位。

朱棣文院士于1998年6月5日当选为中国科学院外籍院士。他对中国的科学研究工作一直关注和支持，多次来华参加会议和访问讲学。他任美国能源部长期间，与中国科技部联合发起成立了“中美清洁能源研究中心”，促进中美两国在清洁能源和应对气候变化领域的交流与合作。

王麒

美中绿色能源促进会会长

王麒博士有20余年的前沿创新技术研发和产业化经验，研究方向包括新型纳米材料、清洁电力、二氧化碳回收资源化利用等，并积极推进绿色能源和应对气候变化的国际合作。他曾承担过国家科技部“国家重点研发计划”、“国际科技合作专项”等国家及地方的重大科研课题任务，拥有中国、美国、欧洲授权发明专利28项，待授权发明专利16项。在《应用物理》等国际一流期刊发表十余篇论文，编著《迈向碳中和之路的能源技术创新》等书，并多次受邀在大型国际科技会议上发表主题演讲。

王麒博士在清华大学获得工程学士和硕士学位，在美国德克萨斯州大学（University of Texas at Austin)获得工程博士学位。

期刊简介

Frontiers in Energy是中国工程院院刊能源分刊，高教社Frontiers系列期刊之一。由高等教育出版社、中国工程院和上海交通大学共同主办。致力于发表能源领域具有“前沿性、创新性和交叉性”的原创研究论文、综述、展望、观点、评论、新闻热点等。

Frontiers in Energy已被SCIE、EI、Scopus、CAS、INSPEC、Google Scholar、CSCD、中国科技核心期刊等数据库收录。根据《期刊引证报告》，本刊2024年影响因子为6.2,在“ENERGY & FUELS”学科分类中位列55位(55/182)，处于JCR Q2区。2024年度CiteScore为6.9，在“Energy”领域排名#77/299；2025年即时CiteScore为8.1（数据截至2025年7月5日）。

Frontiers in Energy免收版面费，且对于录用的文章提供免费语言润色以保障出版质量。第一轮审稿周期约30天，从审稿到录用平均60天。

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由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊，于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题，是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群，其中12种被SCI收录，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录，具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式，保证文章以最快速度发表。

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