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21世紀(jì)能源科學(xué)將為人類文明再創(chuàng)輝煌

發(fā)布日期：2018-9-18　發(fā)布者：徐州太陽能

　　展望21世紀(jì)，能源自然科學(xué)技術(shù)可能在下列幾個(gè)方面有所作為： 　　核聚變能 　　自1938年H．A．貝特提出核聚變是太陽巨大能量的來源后，科學(xué)家一直在努力研究，希望實(shí)現(xiàn)人類利用核聚變能的目標(biāo)。 　　核聚變堆是人類利用核聚變能的關(guān)鍵技術(shù)，它是通過可控核聚變反應(yīng)以釋放核能的裝置。有預(yù)測認(rèn)為，商用核聚變堆的建成時(shí)間在2025~2050年間。 　　氫能 　　氫能是一種清潔的新能源和可再生能源。氫多作為燃料用于交通運(yùn)輸、熱能和動(dòng)力生產(chǎn)中，顯示出高效率和高效益的特點(diǎn)。如超音速飛機(jī)使用氫燃料比使用常規(guī)燃料效率要高38％，氫氣內(nèi)燃機(jī)汽車的效率約為汽油汽車效率的2．5倍；氫燃料電池在固定動(dòng)力站應(yīng)用中效率可達(dá)80％，在催化加熱器中的熱效率可接近100%。隨著制氮技術(shù)的發(fā)展，氫能將成為其他新能源和對再生能源的最佳載體替代化石燃料。 　　燃料電池 　　燃料電池是將氫、天然氣、煤氣、甲醇、肼等燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的一類化學(xué)電源。與燃煤、燃油等火力發(fā)電相比，燃料電池?zé)o中間燃燒環(huán)節(jié)，因此能量轉(zhuǎn)換效率可以大大提高。若實(shí)行熱電聯(lián)產(chǎn)，其燃料總效率可達(dá)80％以上。更引人注意的是，用燃料電池發(fā)電時(shí)，不產(chǎn)生氮氧化物（NO2和硫化物（SO2、SO3），產(chǎn)生的二氧化碳也很少。所以，推廣應(yīng)用燃料電池；可以大大減少光化學(xué)煙霧、酸雨及溫室效應(yīng)對地球生態(tài)環(huán)境的危害。據(jù)估計(jì)，如果以燃料電池發(fā)電力式取代常規(guī)的火力發(fā)電方式，那么全球二氧化碳排放量可降低40%-60%。這對深受環(huán)境污染困擾的人類而言，不啻提供了一種理想能源。因此，70年代以來，美、日、中等許多國家都將大型燃料電池的開發(fā)作為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。 　　燃料電池的結(jié)構(gòu)與普通電池相同，也有陰極、陽極，通過電解質(zhì)將兩電極隔開，所不同的是，燃料電池運(yùn)行過程中要求連續(xù)供給反應(yīng)物，以保持連續(xù)供電。 　　生物質(zhì)能的高效和清潔利用技術(shù)生物質(zhì)能是以生物質(zhì)為載體的能量。生物質(zhì)是指一切有生命的可以生長的有機(jī)物質(zhì)，包括動(dòng)植物和微生物。所有生物質(zhì)均具有一定能量，而可以作為能源利用的主要是農(nóng)林業(yè)的副產(chǎn)品及其加工殘余物、能源植物，也包括人、畜糞便和有機(jī)廢棄物。生物質(zhì)能是由太陽能轉(zhuǎn)換而來的，它是地球上的綠色植物、藻類和光合細(xì)菌通過光合作用貯存的化學(xué)能。 　　分散能源系統(tǒng)技術(shù) 　　限于規(guī)模經(jīng)濟(jì)的原因，以前人類所建造的能源系統(tǒng)，如電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)，是向著規(guī)模越來越大的方向發(fā)展。分散能源系統(tǒng)將會(huì)越來越多，它將盡可能多地利用當(dāng)?shù)乜扇脚Ｄ茉醇夹g(shù)，通過技術(shù)集成，為家庭和小團(tuán)體提供能源需求�，F(xiàn)在這一技術(shù)主要用來為農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)提供電力。到下世紀(jì)中葉，它可能成為富人私家利用的技術(shù)。 　　太陽能發(fā)電技術(shù) 　　太陽能發(fā)電技術(shù)是利用太陽能來生產(chǎn)電力的技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)在人們的認(rèn)識，有三種途徑。實(shí)現(xiàn)這一目的：一種是把太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，利用熱能發(fā)電；另一種是直接把太陽能轉(zhuǎn)換為電能，它是利用特殊半導(dǎo)體材料的光生伏打效應(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，其能量轉(zhuǎn)換的器件稱為太陽電池；還有一種是通過太陽能—化學(xué)能轉(zhuǎn)換，將水分解成氫和氧，利用氫來發(fā)電。從近幾年的發(fā)展來看，通過太陽電池實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)展的技術(shù)進(jìn)展較快，它也屬于21世紀(jì)較有發(fā)展前景的技術(shù)。 　　潔凈煤技術(shù) 　　廣義的潔凈煤技術(shù)泛指比傳統(tǒng)燃煤過程能降低二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）和微塵污染的多種先進(jìn)用煤技術(shù)。狹義的潔凈煤技術(shù)專指燃煤電廠更清潔、更有效的先進(jìn)燃煤技術(shù)。潔凈煤技術(shù)最早是在1985年由德魯·劉易斯和威廉·戴維斯提出的，目的是想解決美國和加拿大兩國的酸雨問題。 　　潔凈煤技術(shù)在21世紀(jì)較有發(fā)展前景的原因主要有兩個(gè)；①煤炭在自然界的儲(chǔ)量很大，它是石油和天然氣資源耗盡后的主要化石能源；②煤炭的使用對環(huán)境污染比較大。 　　能源軟科學(xué) 　　由于人類社會(huì)的發(fā)展需要越來越多的能源，人類在使用能源的過程中總是伴隨著比較大的環(huán)境影響，能源工業(yè)本身又是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要組成部分，因此，如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)—能源—環(huán)境之間的關(guān)系，使得社會(huì)的發(fā)展建立在自然資源可以承受的基礎(chǔ)之上，能源軟科學(xué)將會(huì)發(fā)揮巨大作用。 　　現(xiàn)在看來，21世紀(jì)可望有較大發(fā)展的能源軟科學(xué)主要是指消費(fèi)過程的節(jié)能技術(shù)及有利于減少能消費(fèi)的不公平性的決策技術(shù)。以改進(jìn)其消費(fèi)行為，從而使消費(fèi)行為有利于窮人。

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