问题
How can we break the current limit of energy conversion efficiencies?
我们如何突破当前的能量转换效率极限？
放弃幻想
各种形式的永动机早就被科学放弃，不应再浪费时间讨论。还好这是在工程材料里的问题。按照热力学定律，两个温度源之间的最高效率为卡诺循环效率 1-Tlow/Thigh。这里用“如何突破....极限”不如用"如何科学用能"更好。
人类在用的能源转换方式中，其实都要满足热力学定律的，先简单罗列（大致数据）。
煤-电：~40%（蒸汽轮机）
天然气-电：~60（燃气-蒸汽联合循环）
水-电：~80%（水轮机）
风-电：~45%（风力发电机，贝茨极限值59.3%）
太阳能：~25%（硅光伏转换方式）
核能:~33%（核裂变，压水堆）
简单分析一下：
- 传统 热力发电
煤-天然气等都是热力发电形式，天然气发电可以效率高还是因为通过叶轮机械提升了能源的“品味”。
- 水电风电
是动能-电能的转化，而非内能-动能的转化，可以不用套用卡诺循环的概念。因为内能是无序的热运动的能量，水-风则是有秩序（速度方向固定）的平动能。所以水电效率可以很高，风-电不够高是因为气体通过风机的流通性矛盾。
- 太阳能
光伏是直接利用光-电效应产生电流，由于材料的选择性造成了效率低。
- 核能
压水堆和煤电接近，其实都是因为最后用的是蒸汽轮机，前者损耗大一点。
小小盘点一下。
改良：哪怕一点点
蒸汽轮机需要提高产生蒸汽的炉膛耐温能力，因此需要材料科学的提升。
燃气轮机也可以提高工作参数（最后也大致落到材料的头上）
等等吧。
组合式创新：给高品味的帮忙
炒菜一样，交叉重组一下来点灵感。
举例子吧：比如大家看到太阳能光电效率低是因为光伏材料的选择性难以避免，那么把光转成热，再给其他热力机械用。
大白话就是：用太阳能吧水晒热了再送锅炉里，不就25%到40%了。
实际应用中需要考虑各种条件，但以上这个例子的思想是没错的:低品位的去跟高品位的帮忙，水平低的人自己没能力，就给能力大的人当秘书，然后最后一算贡献，嗯竟然大于绝大多数人。 大家思考下。
写到这里发现跑题太远，而且这个话题本就和能源的问题有重复。
再拉回一点。
材料
前面说到的改良中，关键是材料。元素周期表本就有限，地球这个普通的星球也不可能保存太多稀有的高性能材料。
比如涡轮叶片中的金属铼，不了解它背后的博弈的都不是合格的军迷。这些稀有材料及其合金技术可能改变一个星球的能源利用现状。
或许可以期待一下宇宙的恩赐，捉住一个纯铼的小行星之类，这也算突破了。
上帝：明显是人类能力不足，反倒怪责资源限制了科技树
云智熵：你就狠心看着人类几度几度的提升材料极限吧。
上帝：元素周期表之外我也没有啊
云智熵：不要那么多，你再多尽点力吧
