新化学能源的利用

新化学能源的利用 2O世纪以来，对煤炭、石油、天然气等化石燃料的大规模开发和利用，一方面创造了人类历史上空前繁荣的物质文明，另一方面，也造成了大量的资源浪费和污染物、温室气体的排放。当前，作为常规能源的化石燃料的储量正在一天天减少，而空气污染、全球变暖、臭氧空洞等环境问题也在一天天严重。这种不可持续的发展模式，已遭到很多国家的摒弃，开发新能源、研究新的节能技术，走可持续发展道路已成为世界各国解决问题的有效。以水能、太阳能、风能、生物质能、核能、海洋能及地热能为代表的可再生能源，以其储量不随人类的使用而枯竭，大多数对环境也没有污染和危害的独特优势而受到人们越来越多的重视。而新能源的发展以其独特的优势引起大家的重视。 1 太阳能 太阳是一个巨大无尽的能源，它辐射到达地球表面的能量高达4×1o Mw ，相当于每年3(6X10 亿吨标准煤，约为全球能耗的2000倍。它既免费使用，又不需运输，对环境也无任何污染。太阳能的热利用，就是使用各种形式的集热器将太阳光转换成的热能收集起来，利用气体、液体等中间介质输送到需要热量的设备中，以用于热力发电、供暖、干燥、海水淡化、制冷等生产生活目的。其中，用于太阳能热力发电的技术与设备是多年来研究的重点，其大型集热器需要应用镜面反射及日光定向跟踪系统将太阳光聚集起来，在集热器上形成较高的温度，再由中间介质吸热产生蒸汽，推动汽轮机组发电，目前发达国家已取得了较大进展，美国单机容量已达80MW。太阳能热利用的其它形式对技术的要求相对简单，已趋于成熟，如现已大量用于家庭的小型太阳能热水器、供暖器等。 2 风能 风是太阳光辐射在地球上不均匀分布引起地表各处冷热不同，从而造成大气对流的自然现象。它的能量虽然只占太阳对地球辐射能的2 ，但其总量仍十分可观。风能也是一种清洁能源，因此一直受到人们的青睐。由于风能的能流密度比太阳能还低，而且也随地点、季节而变，所以，虽然人类利用风能的历史已有数千年，但风能技术的发展十分缓慢。然而在日益严重的能源危机与环境污染面前，风能的利用正在得到越来越多的重视，相关设备的开发研制也不断取得进展。风能的利用方式比较简单，就是利用机械设备将风的动能转换成机械能，再用于发电、拖动。目前的研究主要是用于发电，在这方面需要解决三个问题:一是地点的选择;二是风车的材料;三是供能的连续性。因为风力 1 能流密度低，所以风力机一般都是庞然大物，且大多设于牧场、草原、沿海、岛屿上;风力机叶片要有足够的强度和抗疲劳性能， 目前主要采用玻璃钢或碳纤维增强塑料。 3 生物质能 生物质是指由光合作用而产生的有机体，生物质能则是指光合作用将太阳能转换成化学能储存在生物质中的能量。全球生物质资源数量庞大，种类繁多，包括所有的陆生、水生植物(人类和动物的排泄物以及工业有机废弃物。生物质的能量相当于世界能耗的1O倍以上，因而生物质能正得到世界各国越来越多的关注。目前对生物质能的利用主要有这样三种方法:直接燃烧、生物转换、化学转换。直接燃烧是应用最广、最简单、效率最低、对环境污染最厉害的一类方法，我国很多农村地区的生活用能还在使用这种方式;生物转换和化学转换是通过发酵或用化学手段将生物质转化成不同形式的燃料，用作发电或车用燃料。 4 核能 全球核电站现在采用的堆型都是慢中子裂变堆， 已建核电装置约400余座，生产 由于核电站的安全隐患终归的电能目前占世界电能的17 ，我国则还不到1, 。 不可能根除，核废料的处理也是一个很难解决、遗患万年的全球性问题，导致目前核电发展缓慢。因此核电发展的方向是在继续对现有核电技术改进的同时，转向取之不尽、用之不竭、对环境没有污染、没有危害的核聚变反应堆。核聚变指两个轻原子核在特殊条件下，融合成一个较重原子核，同时释放出能量的过程，目前主要指氢的两个同位素氘和氚，它们在几千万度的超高温条件下发生持续聚合反应，生成氦原子核，释放出巨大能量。海水中氘含量为0(O34g,kg，全球海水中的氘含量多达450亿吨，氚也存在于地球上丰富的锂矿中。每一克这种核燃料即相当于8吨石油， 因此聚变燃料几乎是取之不尽的，所以一旦聚变堆开发成功，核能将成为永久性能源。 除太阳能、风能、生物质能和核能之外，新能源还包括海洋能、地热能，其中，海洋能从根本上说也来自于太阳能。地球表面7,lo为海洋， 平均深度达3800m，蕴藏着十分巨大的能源。海洋能包括潮汐能、波浪能、温差能、海流能及盐差能等，海洋能开发技术尚在不断进展之中。地热能是地球内部蕴藏的能量，是地球深处物质的运动和放射性物质衰变产生的。地热能包括蒸汽型、热水型、干热岩型和岩浆型五大类， 目前应用最广的是蒸汽型和热水型。 再生型新能源的开发利用对解决能源短缺、缓解环境污染有着巨大的社会经济效益，其中，有些已比较成熟，堪与常规能源相比，有的还处于萌芽状态。新能源的研究开发受到成本与技术的制约，但是，为了社会的生存与发展 2 ，新能源的开发必须得到足够重视。可以预期，新能源将在21世纪的世界发挥 巨大作用，在我国的能源结构调整上扮演重要角色。 3