編譯／潘楠慕

點亮藍色LED燈，美國最大體育場「密西根體育場」沈浸在一片宛如繁星點點的藍色燈海中，這樣的絢麗場景都是拜「發光二極體」（LED）技術進步之賜，LED燈為現代社會帶來從照明到顯示器、虛擬實境（VR）耳機的科技革命，未來潛力還大有可為。

密西根體育場的新視覺娛樂系統9月16日啟用，使用密西根大學代表色黃色、藍色燈光，適時帶動現場氣氛。這座球場是全美最大、全世界第3大，藍光LED要足夠照亮如此龐大的球場，只不過是最近幾十年的進展：能發出藍光的LED，直到1990年代才被開發出來，而研發這項技術的科學家，後來也因此獲得諾貝爾獎。

提供密西根體育場燈光技術的「瑪斯柯照明」（Musco Lighting）公司高級研發工程師施萊瑟曼（Brad Schlesselman）指出，紅綠藍三原色光系統（RGB），透過混合不同強度的紅、綠、藍光LED燈珠，可以發出多種不同顏色。

從學校到球場、各地地標、節慶裝飾，以及建築物為了特定活動亮出特定顏色燈光等，LED燈的應用廣泛，不過，最壯觀的或許是9月才開幕的美國拉斯維加斯新地標「球體」（Sphere），球體狀外牆裝上數以百萬計的LED燈，變化出各種圖樣或影像。

1970年代到80年代時期，發光二極體還時常被認為是沒效率的東西，LED燈製造商Cree LED高級產品行銷經理沙伊特（Paul Scheidt）說，「當時人們的態度是，這種小小的玩具燈，是不可能做任何有用的事」，這種昂貴又亮度微弱的光源，用於小小的紅色指示燈，或者電視機遙控器或許還可以，在其他方面少有用途。

不過，能發出更大量光子或者更亮的LED問世後，改變了這一切。LED發光是當設備內的電子（帶負電粒子）從較高能態降至較低能態的過程，以光的形式釋放能量，使用不同材料可以調整高、低能態差距、即「能隙」，和所發出光的波長、即顏色。

藍色特別棘手，因為LED要發出藍光所需材料氮化鎵很難無損製造出來。然而，藍色是一種強大、非常高能量的顏色（能隙較大），因此藍光LED可用於一些電視顯示器所有其他顏色的基礎，通常也是白光的來源，用稱為「磷光體」的材料調節。

LED的應用不僅如此。史丹福大學電子工程助理教授康葛雷夫（Dan Congreve）和同事，正在研究鈣鈦礦晶體用於LED，這是一種通常用於太陽能電池的材料，成本低又容易製造，康葛雷夫說，鈣鈦礦LED甚至可以混合成溶液，噴塗在物體表面，成為發光層，不過，穩定度仍有待突破。日本研究人員則是將藍光LED發光所需電力門檻，從通常的最低4伏特，降低到僅需單個AA電池的1.47伏特。科學家指出，LED技術還能夠更節能又更便宜，未來潛力大有可為。



太陽能飛船 挑戰環球連飛20天

科技發展已經使零碳排的長程航空飛行不是不可能，只要你不趕時間！採用太陽能與氫能的「太陽能飛船一號」（Solar Airship One），將環地球赤道連續飛行20天，中途不停，挑戰不排放二氧化碳、無噪音的太陽能動力飛行。

由「歐洲飛船」（Euro Airship）公司開發的「太陽能飛船一號」長151公尺，上半部外層完全覆蓋太陽能薄膜，總共鋪設面積4800平方公尺。白天航行時，將由太陽能板提供飛船的電動推進系統電力，同時還能將多餘的電力儲存起來，透過水電解系統轉換成氫能，供應夜間無陽光時飛行所需電力。

這艘飛船預定2026年展開沿赤道、在約6000公尺高處，連續20天的旅程，挑戰零碳排、無噪音的太陽能載具長程飛行。屆時，將由3人駕駛：前法國太空人、空軍飛官托尼尼（Michel Tognini），經歷墜機逃過一劫的特技飛行員布爾內頓（Dorine Bourneton），以及曾於1999年率先創下駕駛熱氣球，不落地環球一周紀錄的皮卡爾（Bertrand Piccard）；皮卡爾也是2015年到2016年間以16個半月時間，完成第一架太陽能飛機「太陽動力二號」（Solar Impulse 2）環球的飛行員。歐洲飛船團隊計算後預估，屆時飛行速度平均略高於時速83公里，雖僅是使用化石燃料的飛機平均飛行速度10分之1，但是，具備一些關鍵優勢，例如可以在任何地方停下、再啟動，而不需要跑道。

儘管有其他旨在重拾飛船用於奢華載客航空的計畫，但是一些看法認為，氫動力飛船能攜帶一架貨運飛機8到10倍的負載物，成本卻只有1/4，這種飛行器才是零碳排空中貨運的未來。



環保有但書 氫能乾淨層級有3種

美國總統拜登10月中宣布，斥資70億美元（約合新台幣2261兆元）在全美設立7座氫能源樞紐，並稱這將是「美國史上最大先進製造業投資案的其中一項」。不過，氫能不一定代表「乾淨」能源，關鍵在於生產方式。

這是拜登政府在消減造成氣候變遷的汙染，兼顧增加就業機會的計畫一環，拜登表示，這些氫能樞紐將啟動美國的氫能源經濟，期望建立產值400億美元（約新台幣1兆2900億元）的乾淨能源產業鏈，同時減少如運輸、重工業等高汙染產業的碳排量。

美國能源部預期，7座氫能樞紐每年可望生產約300萬立方公噸的乾淨氫能。目前美國氫能產量約1000萬立方公噸，但是當中符合「乾淨」能源者少之又少。

氫能是不是「乾淨」能源，得視生產方式而定。目前普遍用一套「顏色」系統分類不同氫能生產法：「綠氫」是使用可再生能源；「灰氫」是採用化石燃料，為目前主流，因生產過程會產生顯著碳排放量，是最「髒」的氫能生產法。介於綠氫、灰氫之間的是「藍氫」，利用碳捕捉技術，回收封存以化石燃料製氫過程產生的二氧化碳。

拜登的氫能樞紐計畫產生的氫能，相當大程度為「藍氫」，引起一些科學家憂心，質疑這樣的能源能多「乾淨」。

康乃爾大學生態學教授霍華斯（Robert Howarth）與史丹福大學土木與環境工程教授雅各布森（Mark Jacobson）2021年發表研究報告，分析藍氫生命周期碳排放，發現生產需要高量天然氣、生產過程甲烷高度可能外洩，意味著藍氫實際上只有小幅的減碳量。他說，「只有綠氫在未來去碳化能源有前景」。

不過，專注能源與氣候的研究集團「榮鼎集團」助理總監金恩（Ben King）表示，較乾淨氫能有賴於大規模投資，需要政府出力，設立這些氫能樞紐，是這個過程中重要的一步。