The sun was out in full force the fall morning I arrived at Caltech to visit Professor 内特 Lewis’的研究实验室。加利福尼亚南部的气温已比正常高出20度，促使美国国家气象局（National Weather Service）发出警告，警告说有严重的火灾危险和与热有关的疾病。

The weather was a fitting introduction to what I had come to see inside 内特’s lab—我们如何能够利用阳光’为汽车，卡车，轮船和飞机提供燃料的巨大能量。

Stepping into the lab cluttered with computer screens, jars of chemicals, beakers, and other equipment, 内特 handed me a pair of safety goggles and offered some advice for what I was about to see. “最终，我们所做的一切都很简单’很多复杂的东西，” he said.

什么’整个团队背后的想法很简单’研究：太阳是我们拥有的最可靠，最丰富的可再生能源。实际上，一小时内来自太阳的更多能量击中地球比 人类在整个一年中使用。如果我们能找到便宜有效的方法来仅利用其一小部分电力，那么我们将在寻找未来的清洁，负担得起且可靠的能源方面大有帮助。

我们都熟悉太阳能电池板，太阳能电池板将阳光转化为电能。 随着太阳能电池板成本的持续下降，’鼓励他们看到他们如何成为全球清洁能源的增长来源。当然有’太阳能的一大挑战。每天黑夜落山，有阴天。那’这就是为什么我们需要找到有效的方法来存储来自阳光的能量，因此’可以按需提供。 

电池是一种解决方案。更好的是太阳能。燃料的能量密度比电池高得多，因此更易于存储和运输。例如，一吨汽油存储的能量与60吨电池的能量相同。那’为什么，除非电池技术取得重大突破，’很难想象乘坐插电式飞机从西雅图飞往东京。

I’之前写过关于需要 能量奇迹 阻止气候变化，并为数百万没有气候变化的最贫困家庭提供电力。制造太阳能将是其中的奇迹之一。它可以解决太阳不发光时的储能问题’闪闪发亮。它将为我们现有的交通基础设施提供易于使用的电源。我们可以继续驾驶现在拥有的汽车。它们不是由地面上的化石燃料驱动，而是由阳光产生的燃料驱动。而且因为它不会’如果不向大气中释放更多的温室气体，那将是碳中和的。 

想象这样的未来是诱人的。实现它需要大量的努力。没有人知道那里’s a practical way to turn sunlight into fuel. Thanks to the U.S. Department of 能源, 内特 and a group of other researchers around the U.S. are receiving research support to find out if it is possible.

我们生活在一个新发现和创新如此普遍的时代’轻松进行我在加州理工学院看到的前沿研究是理所当然的。但大多数改善我们生活的突破—从新的健康干预措施到新的清洁能源理念—get their start as 政府资助的研究 like 内特’s。如果成功，那项研究将导致新的创新，产生新的行业，创造新的就业机会，从而刺激经济增长。它’过分强调政府支持在这一过程中的重要性是不可能的。没有它，人类的进步将无法实现。 

内特 and his team are still at the first stage of this process. But they have reason to be optimistic about what lies ahead. After all, turning sunlight into chemical energy is what plants do every day. Through the process of photosynthesis, plants combine sunlight, water, and carbon dioxide to store solar energy in chemical bonds. At 内特’在实验室里，他的团队正在使用相同的成分。不同之处在于，他们需要弄清楚如何做得更好，并在自己的游戏中击败自然。

“我们要创造一种受自然作用启发的太阳能，就像人类建造的一样 受飞鸟启发的飞机，” 内特 said. “But you don’用羽毛装饰飞机。和我们’不要用叶绿素和生物系统来构建人工光合作用系统，因为我们可以做得更好。”

上e of 内特’的学生们向我展示了如何利用光将水分解为氧气和氢气—迈向太阳能的关键一步。下一步将涉及将氢气与二氧化碳混合以制造燃料。然而，使用当前的技术，由阳光产生燃料太昂贵。为了使其更便宜，需要做更多的研究来理解可以产生可靠的太阳能燃料的材料和系统。

他的团队正在研究的一个想法是一种由塑料电池制成的人造草皮，可以轻易展开以捕获阳光以制造燃料。每个塑料电池将包含水，光吸收剂和催化剂。催化剂有助于加速化学反应，因此每个电池可以更高效地生产氢或碳基燃料。不幸的是，最好的催化剂是最稀有和最昂贵的元素，例如铂。  A key focus of 内特’的研究正在发现其他催化剂，这些催化剂不仅有效，耐用，而且经济。

内特’对清洁能源研究的兴趣始于1970年代的石油危机，当时他与父亲在天然气管道中等待了几个小时。他说自己那时就知道他想将自己的一生献给能源研究。现在，他正在帮助培训新一代科学家，以帮助解决我们的世界’s energy challenge. Seeing the number of young people working in 内特’的实验室令人振奋。现在，他们的创新步伐比以往任何时候都要快得多。“我们现在一天要进行一次实验，而这可能需要一年或整个博士学位。做论文” 内特 said.

不过，我相信我们应该做的还很多。我们需要成千上万的科学家走所有可能引领我们走向清洁能源未来的道路。那’这就是为什么一群投资者和我最近推出了 突破能源企业，该基金将投资超过10亿美元用于科学发现，这些发现有可能向世界提供廉价和可靠的清洁能源。

虽然我们赢了’t be filling up our cars with solar fuels next week 要么 next year, 内特’的团队已经为我们对如何实现这一大胆目标的理解做出了宝贵贡献。随着政府和私人部门的支持增加，我们将使他们有可能全速推进他们的研究。