截止目前，人類對可再生能源的大部分研究都集中于如何替代煤炭、天然氣、石油等化石燃料。人們普遍認為，假如能夠找到汽油、柴油等石油產(chǎn)品的清潔替代品（如新的液體燃料或燃料動力鋰電池），很多問題就能迎刃而解。然而，可再生能源領域的投資前景十分不確定，讓相關研究受到了很大限制，即使是風險投資家行動起來也是小心翼翼。然而，美國政府似乎想要打破這一僵局，美國能源部長朱棣文表示，他們正在尋找奇跡。美國能源高級研究計劃署（ARPA-E）正是奇跡的推動者，它成立的目的就是為高風險、高回報項目供應資金支持?！丁繁硎?，ARPA-E可與著名的五角大樓高級研究計劃署相媲美，在后者的資助下一系列享譽全球的技術誕生了，其中就包括因特網(wǎng)，足見美國對ARPA-E的重視程度。ARPA-E兩年的預算投資為4億美元。

ARPA-E的投資重點之一便是燃料動力鋰電池的研發(fā)?！丁方榻B，目前美國能源部已經(jīng)完全改變了燃料動力鋰電池上的策略。上世紀90年代，美國能源部曾決定將所有精力用于研發(fā)鋰離子電池，而完全放棄其他類型電池的研究。但直到今天，普通燃料動力鋰電池的儲能效率都未能有大的突破，這也許就是美國能源部改變策略的原因之一。科學家介紹，一磅汽油所含能量要比一磅鉛酸蓄電池高35倍，比鋰離子電池高6倍。由于汽車攜帶能源本身也需耗能，單位重量內(nèi)所含能量越多，效率就會越高。如何減小電池重量，同時提高儲能效率便成了研發(fā)重點。

《》介紹，一家剛剛成立的新公司正在ARPA-E的資助下研發(fā)如何使用納米管儲存能量，他們的目標是制造出大小如手電筒的電池，雖然它能儲蓄的能量只有普通電池的30%，但卻可以在2秒鐘之內(nèi)完成充放電。納米管壁僅有12個原子疊加的厚度。壁與壁之間的空間十分有限，供可供帶電離子停留。這樣一來，大量帶電微粒都會擠入狹小的空間內(nèi)。研究人員將納米管結(jié)構(gòu)形象地比喻成了架子非常薄的書架，架中空間僅可容納書本。由于納米管壁之間是靠物理連接，而不是化學連接，其內(nèi)的帶電微粒幾乎可以在瞬間完成充放電。利用這一原理生產(chǎn)出來的便是體積小、重量輕、儲能空間大的電池。

在另一個麻省理工學院的實驗室內(nèi)，科學家辛德爾正與其團隊一起研發(fā)所謂的物質(zhì)基因，使用計算機預測可用于制造電池物質(zhì)的特性，隨后篩選出計算機認為最有前途的物質(zhì)，用于電池生產(chǎn)。研究人員表示，物質(zhì)基因可以加速人類對物質(zhì)知識的掌握，從而推動新物質(zhì)的研發(fā)。據(jù)悉，ARPA-E已經(jīng)投資了320萬美元用于研究鎂在電池中的特性。研究人員介紹，今天使用的電池，不管是鋰離子電池還是老式的鉛酸電池，在充電或放電時，都只有一個原子游離于正極和負極之間，攜帶單個電子。但鎂原子的獨特之處在于，它可以攜帶兩個電子。這一特性使得鎂電池可以在體積和重量只有普通電池一半的情況下，儲存與普通電池相同的能量。