Yucatán 半岛外海岸外是中美洲珊瑚礁，与所有的珊瑚礁一样，它是地球上生物种类最多的生态系统之一。然而，全球气温上升正在影响着海洋生物，就像影响陆地生物一样。随着海洋变暖，水中的氧气水平下降，海水酸化加剧，像中美洲珊瑚礁这样的珊瑚礁正在经历一场被称为"白色综合症"致命的健康危机，这种病可在 40 天内杀死珊瑚。

但这种病的影响并不限于珊瑚本身，或那些依赖珊瑚礁的海洋生物们。它们甚至影响着海洋。

珊瑚礁是强大海浪与沿海城市建筑的海滩之间的屏障。如果没有珊瑚礁阻碍潮汐的持续能量，海浪会全力冲向海岸并迅速侵蚀那些受人喜爱的海滩海岸线（图 1）。

但人类已经发现一种方法帮助重建那些垂死珊瑚礁，以尽力保护这些海滩的遗迹。总部设在英国的 CCell Renewables 公司在全球范围内致力于阻止  甚至扭转海岸侵蚀，该公司制定了一项策略，利用一种叫做电解的过程，在水下的钢结构上加速珊瑚的生长。

如何种植你自己的珊瑚礁

CCell 在 Cancún 和位于 Yucatán 北部海岸的 Telchac 开展了多个月的试点项目。该珊瑚礁项目旨在模仿珊瑚礁的自然生长条件，而珊瑚礁本身需要数百年的时间才能达到成熟。

有了 CCell 的人工珊瑚礁结构，这个过程可以在短短36个月内完成。

"这里最关键的是，你不能把这些珊瑚放在普通的沙子上，它们会沉到沙子里然后消失，"CCell 的首席执行官 Will Bateman 博士说。"我们正在做的是提供类似骨架的东西，可以把它们放在上面。"

人工礁的基础是一系列 2.2 米长的钢制半隧道笼状结构（图2）。这些结构由精确控制的 1.2V 至 6V 的电流通电，这些电流通过一个小型金属阳极。在这个系统中，阴极本身就是礁石结构本身，增加周围水的 pH 值，使盐分溶解在笼子的钢表面。

阳极的低电压产生的氧气与阴极的可溶性效应相结合，形成文石（碳酸钙）和水镁石（氢氧化镁）岩石，附着并密封笼子，保护它们不受腐蚀（图 3）。

这整个过程取决于远程管理阳极和阴极之间的精确电压控制。在一个月内，结构上会形成一个 3-5 毫米的岩石层。

如果施加的电压不足，岩石层会变得松软，不适合孵化出的珊瑚。你可以想象在这种环境下，过多的电力会造成什么后果。

但即使岩石成功地与钢笼结合，使潜水员可以用手放置当地的珊瑚虫，这项没有完成的工作。CCell 的电解过程必须继续进行，以使附着的珊瑚以 3-5 倍的速度加速生长，从而在三年内形成成熟的珊瑚礁。

贝特曼说："我们最不想做的事情就是在这个过程中继续生长岩石，因为我们最终会埋葬可怜的小珊瑚虫。”

CCell 的团队必须学会解释水中的环境条件以确定何时需要减少 、甚至完全停止电力输入，以减缓岩石的膨胀并最大限度地促进珊瑚生长。

为人造珊瑚礁提供动力

CCell 电解过程的电力是由多种来源产生的。其中一些来自方便的可再生资源，由 CCell 自己的波浪能转换器提供，它为一个带桨的发电液压系统提供动力。根据波浪条件，这个系统可以产生 35V 到 70V 之间的电压，然后由电解系统本身进行转换、控制和监测。

如 Telchac 这样较大的飞行器，它从太阳能获得补充的电力。像 Cancún 这样较小的飞行器，由于只有几百瓦电力可用，无法获得足够的可再生能源，只能从其他途径获得电力。

撇开来源不谈，收集的电力必须传输到试点珊瑚礁地点的电解系统。这是通过供电网络（PDN）实现的，该网络由一个前端转换稳压阶段和一个下游负载点（PoL）稳压阶段组成，通过电缆将电力输送到电解系统。

但是，如前所述，输送到系统的电量必须得到精细的控制。为了保持每段礁石所需的 10A 峰值电流和 50W 功率，CCell 利用 Vicor 的 分比式电源架构，该架构集成了预稳压模块（PRM）升降压稳压器和 变压模块（VTM）电流倍增器，具有快速瞬态响应（图 4）。PRM 输入未稳压电压并进行稳压输出，用于驱动 VTM。

"VTM 也可以说是一个电流倍增器，"Vicor 的现场应用工程师 Philip Simpson 说。"VTM 的作用实际上是一个有效的 DC/DC 转换器。

"从概念上讲，它们是一个直流到直流的变压器，我们称之为 K 因子，它相当于变压器类型应用中的匝数比，"他继续说。"PRM 和 VTM 的组合使你能以一种非常有效的方式获取相当高的直流电压，并在相对较高的电流下将其转换为相当低电压的直流。"

"CCell 使用的 PRM 和 VTM 的组合使效率远远超过 90%，"Simpson 解释说。"它充当了一个理想的变压器"。

在 Cancún，目前沿着 120 米的珊瑚礁部署了 50 个这样的控制单元。

逆转全球变暖影响的力量

到目前为止，结果是振奋人心的，在测试地点的波浪衰减预计将在明年提高至 30%。在这种背景下，虽然全球变暖导致全球波浪能量每年增加 0.41%，但只要减少 5% 到 8% 的波浪能量，就能将近岸的波浪气候恢复到接近二十年前的水平。

CCell 人工珊瑚礁的形状和多孔结构可以阻止较大的海浪撞击海岸，但也可以让较小的海浪在海滩上沉积沙子，并重建失去的东西。

CCell 人工珊瑚礁的形状和多孔结构可以阻止较大的海浪撞击海岸，但也可以让较小的海浪在海滩上沉积沙子，并重建失去的东西。

目前计划沿着 Yucatán 海岸将人工礁再扩展 1 公里。

然而，正如海岸侵蚀不是一个地理区域所特有的现象一样，CCell 的目标也不仅仅局限于墨西哥海岸。该公司一直在以色列、马尔代夫和其他地方研究人工礁石结构，这些都是为了阻止 并希望逆转地球上一半以上的海岸线发生的侵蚀。

CCell 的未来目标包括与康奈尔大学建立潜在的合作关系，在珊瑚礁结构上实施声学设计，模拟活珊瑚礁的声音，以帮助吸引海洋生物进入项目现场。

• 了解更多关于 CCell 可再生能源公司的信息，请访问：https://www.ccell.co.uk/
• 参与 CCell 正在进行的项目并为其工作做出贡献，请访问：https://www.ccell.co.uk/crowdfunding
• 欲知更多关于 Vicor 的分比式电源架构的信息，请访问： https://www.vicorpower.com/industries-and-innovations/factorized-power-architecture
• 了解更多关于海岸侵蚀的信息，请访问：https://toolkit.climate.gov/topics/coastal-flood-risk/coastal-erosion