登陆注册
7869500000040

第40章 对其他新能源的研发和利用

除了这些近几年已广为人知的新能源,还有一些环保能源尚在研究或推广当中。这些能源的研发为能源危机找到了更多的出路。

地球发电机

地球是个天然磁体

我们的地球是一个庞大的天然磁体,它的磁场却比较弱,总磁场强度不过0.6奥斯特。地球磁场的强度由奥斯特换算为伽玛,则是6×104伽玛。然而,地球却在不停地转动,它每23小时56分便自转1周,所具有的动能是一个很大的数值,为2.58×1029焦耳。

具有磁场的天体旋转时,由于单极感应作用,就会产生动势。如果我们把整个地球作为发电机的转子,以南、北两极为正极,以赤道为负极,理论上可以获得10万伏左右的电压。这便是人们把地球本身当做一个巨大的发电机的一种设想。不过,如何把地球自转发出来的电引出来使用,还须有另外的方案或设想。

电磁感应定律告诉我们,导体在磁场中做切割磁力线的运动便会产生感应电流。由于地球本身具有磁性,所以,在地球及其周围存在着地磁场。地球上的河流和海洋也是导电体。随着地球的自转,它们自然而然地就相对于地磁场产生了切割磁力线的运动,那么,河流和海洋中就有地磁场的感生电流了。要知道,光海洋就覆盖着地球表面的71%呢!如果想办法把河流和海洋中的感生电流引出雷电给地球充电来,不就有巨大的电能供我们使用了吗?显然,这是利用地球发电机的一种方案。

还有,地球本身又是一个巨大的蓄电池,它经常在雷雨中炫目的闪光中充电。雷雨云聚集和储存的大量负电荷,使云层下面的大地表面感应出正电荷。两种不同极性的电荷互相吸引,就驱使电子从云层奔向大地,形成闪电给地球充电。据估算,每秒钟约有100次闪电,电压可达1亿伏,电流可达16万安培,可以产生37.5亿千瓦的电能,比目前美国所有电厂的最大容量之和还多。但闪电持续时间很短,只有若干分之一秒。闪电中大约75%的能量作为热能耗散掉了,它使闪电通道内的空气温度达到15000℃。空气受热迅速膨胀,就像爆炸时的气体一样,产生震耳欲聋的雷声,在30千米以外都能听到。

阿拉斯加上空的绚丽极光

1752年,伟大的富兰克林曾带着他的儿子在雷雨中用风筝捕捉闪电。他的不怕牺牲、勇于探索的精神实在可嘉,但是他的实验结果,除了导致避雷针的发明外,在利用闪电方面却影响不大。至今还没有人找到利用闪电能的有效途径。在地球表面产生的具有强大能量的闪电,能不能直接用来为人类造福呢?已转化为热能的75%的闪电能是否也可利用呢?有没有办法使闪电不把那么多的能量转化为热能,仍保持电能的状态为我们所用呢?能不能撇开上述思路另辟蹊径?譬如,既然闪电已把能量传给了地球,我们能不能利用蓄电池,想办法把电能引出来使用呢?这些答案恐怕要由未来的科学家们给出了。

此外,极光又是“地球发电机”以另一种形式发出的“希望之光”,也是一种威力巨大的“天然发电站”。

在地球的南、北两极,高阔的天幕上,竞相辉映着五彩缤纷的光弧。有的像探照灯的光芒在空中晃动,有的像彩带在空中飞舞,有的像帷幕随风飘拂,有的像成串的珍珠闪闪发光……光弧的颜色或红或绿,或蓝或紫,时明时暗,构成一幅瑰丽的景观。这就是极光。它是地球两极特有的自然现象,多出现在每年3月、4月、9月和10月4个月份。那么,极光是怎样发生的呢?

我们已经知道,太阳的内部和表面进行着剧烈的热核反应,不断地产生出强大的带电微粒流——电子流。这种电子流顺着地磁场的磁力线,来到地磁极附近,以光的速度向四面八方散射。其中一部分电子流射入大气层时,使大气中的气体分子和原子发生电离,产生出大量的带电离子,发出光和电来。极光爆发时,会产生强烈的磁暴和电离层扰动,使无线电通讯和电视广播等受到干扰破坏,使飞机、轮船上的磁罗盘失灵。

尽管如此,作为一种未来很有希望的新能源,它将给人类带来巨大的好处。有人推算过,极光发射出的电量高达1亿千瓦,相当于目前美国全年耗电量的100倍以上。有的科学家设想,将来在北极或南极地区,建造一座高达100千米的巨型塔架,用适当的方法把高空中极光的电能接收下来,供人们使用。

潜能

天上星星亮晶晶,数也数不清。科学家们把这些星分成恒星、行星、卫星、彗星、流星等。

恒星本身发出光和热,我们的太阳就是恒星。由于过去人们认为恒星的位置是固定不动的,所以,把它们叫做恒星。实际上,恒星也在运动。许许多多的恒星组成一个集合体,就像动物世界中的动物群、密林里的植物群,科学家们把它们称为星系,比如银河系。我们知道,自然界的生物都有生有死,只是各种生物的寿命长短不一样。其实,自然界的物质都在不停地运动着,恒星也不例外,它们也有产生的过程,也有消亡的过程。

我们日常生活中,除了用煤气、液化气烧菜煮饭以外,还有许多家庭在使用煤炉,比如用煤做成煤饼或煤球放在炉内作为燃料燃烧,放出光和热。当煤燃烧完了,就不会产生光和热,而变成一堆煤灰了。恒星能发出光和热,也是因为它内部的燃料在燃烧。恒星内部的燃料不是煤,而是原子核,通过原子核的聚变反应,产生大量的光和汽车动态潜能利用热。当恒星内部的核燃料用完了,它的剩余物质被紧紧地挤在一起,压缩得非常紧密,连光都只能进,不能出,不能离开它们的表面。科学家把这种剩余物质叫做黑洞。恒星老了,衰退了,收缩成黑洞。黑洞有巨大的吸引力,如果宇宙飞船、航天飞机飞过黑洞,就会立刻消失。凡是在黑洞附过的物质都被它吸进去,消失得无影无踪。

黑洞似乎很可怕,可是,经过科学家们的研究,找到了一种开发和利用黑洞的能量的方法:把生产原子能的核反应堆放到黑洞里去。人们把核燃料发射到黑洞里,由黑洞内巨大的引力压缩核燃料,迫使其实现核聚变反应,释放巨大的能量,人造卫星电站接收能量反射到地面。科学家把这种能量称作潜能。

潜能的开发利用,是一项巨大的星际工程。为使这一工程成功,人类要付出惊人的代价。尽管科学家在地球上还可燃冰没有实现这样的任务,但是,一旦这项工程成功了,那就能源源不断地获得非常巨大的能量,而且是一本万利的。

可燃冰

地层中一种蕴藏量十分丰富的新能源,已引起各国科学家的关注。它是一种和水结合在一起的固定化合物,外形和冰相似,有的科学家称其为“可燃冰”。“可燃冰”在低温和高压的条件下呈稳定状态。当冰体融化后,它所释放出的气体体积相当于原来的100倍。

“可燃冰”是20世纪60年代后期在前苏联境内的永冻区首先发现的。最近,人们又在危地马拉沿海区域,发现了一个储量相当可观的“可燃冰”矿。矿体埋于距海底250米深的地层中。

据科学家估计,“可燃冰”的蕴藏量比目前地球上煤、石油、天然气储量的总和还要多几百倍。前苏联科学家甚至推测,地球上含有“可燃冰”的面积可能要占海洋面积的9%、陆地面积的25%。如果真是这样,“可燃冰”可是一种引人注目的新能源。

燃料电池

全球燃料电池应用系统的增长

燃料电池主要由燃料、氧化剂、电极、电解液组成。使用的燃料非常广泛,如氢、甲醇、液氨、烃等。燃料电池和一般电池类似,都是通过电极上的氧化还原反应使化学能转换成电能。但一般电池内部的反应物质消耗完后就不能继续供电,而燃料电池因为反应物质贮存在电池外,只要燃料和氧化剂不断输入电池,就能源源不断地发电。随着这项技术的改进,燃料电池有可能代替火力发电,形成强大的燃料电池发电网。

燃料电池是直接将化学能转变成电能的一种新型发电装置,它热损耗小,发电效率可达40%~60%,比火力发电高出5%~20%。此外,燃料电池除利用排热再发电外,还可以生产蒸汽或热水,因此它的综合效率可达80%左右,并可实现城市热电联供。

美国是世界上发展燃料电池最快的国家,目前至少有23台燃料电池机组在发电,总装机容量已达11兆瓦。美国开发燃料电池的重点是提高燃料利用率和降低燃料电池的生产费用及发电成本。最近,美能源部又研制成功一种陶瓷燃料电池,这种电池将液体或气体燃料放在2块波纹状陶瓷片里面,使燃料同氧化剂直接进行化学反应产生电流,因而可免除一般燃料电池所需的燃料箱。它同内燃机或其他燃料电池比较,释放的功率高2倍,发电效率达55%~60%。

最近,美国贝尔通讯研究公司开发出一种用燃料——煤气作电源的电池。这种电池又轻又薄,却能比普通电池产生更大的电力。该电池的设计是在2个作为电极的白金薄片中间,夹上一层厚度小于5000亿分之一米、由氧化铝薄片做的煤气渗透薄膜。能量产生的过程是电化学反应的过程,当电池将氢和氧转化为水时,就释放出电力。初步测试显示,它能用1千克的煤气产生1000瓦的电力。这种电池轻薄方便,充电也方便——只需更换煤气胶囊,它是电池开发研究的一个新产品。但是,这种电池目前的成本太高,还不能推广至商业用途。

据专家估计,全世界的煤还可开采200年,天然气可开采45年,而石油只能开采28年。怎么办?科学家为解决能源问题苦苦探索着。经过长期潜心研究,找到了一种新型能源——铝,制成了以铝为燃料的电池“铝—空气电池”。这将使铝成为人类取之不尽的、用之不竭的能源。

“铝—空气电池”,说起来也简单,只是采用一个铝阳极和一个空气阴极,使铝在溶液态电解质中溶解。用过的铝可以回收再用。此外,这种新型的电池还有着很多优点:①体积小,将它用作汽车动力,连同汽车驱动马达也只相当于汽车内燃机加油箱的大小,它所释放的能量是汽油的4倍;②用水省,用它作汽车动力,行驶400千米后才需要加水,因此它特别适宜于干旱地区使用;③使用方便,在使用过程中调换新的铝片电极,只需要几分钟;④没有废气废液,不会引起环境污染。

“铝—空气电池”的用途十分广泛,因此有着十分广阔的前景。它除了作为汽车动力外,世界各国已成功研制多种小功率“铝—空气电池”,应用于野营炊具、收音机、紧急照明灯、钻机、电焊机等小型设备上。美国海军科技人员研制的一种用于海上照明的“铝—空气电池”很是实用,只要把铝板浸到海水里,电池就会源源不断地为人们输送出廉价电能。挪威制造的功率为120瓦的“铝—空气电池”已作为边远地区通信站的电源使用,有很高的实用价值和经济效益。

诚然,广泛应用“铝—空气电池”,目前还存在一些问题,主要是它的功率不大,科学家已研制生产的最大的“铝—空气电池”只有500瓦,因此成本很高。如可以驱动一辆汽车的“铝—空气电池”,它的价格要上百美元。但是人类智慧是无穷的,我们相信,不久的将来,它定能成为一种廉价的能源。到那时候,汽车、机器、炊具、照明等,以铝为燃料的日子就到来了。

同类推荐
  • 五千年中外名人之谜全集(世界卷)

    五千年中外名人之谜全集(世界卷)

    以翔实的资料,全新的视角,客观的描述来拨开笼罩在历史上知名人士头上的层层迷雾,揭示了这些名人事件的真相。对名人的关注与探究及他们的身世,性格,思想,归宿,轶事,感情纠纷等等方面,但是由于各种主观与客观的原因,很多关于名人的信息始终扑朔迷离,难辨真相,即便如此,也难以阻挡人们对名人种种时间的猜测之心与探索的脚步,作为名人,他们曾经叱咤风云,他们曾经名盛一时,无论生前身后他们的名字都为世人所熟知,但是究竟有谁真正理解他们呢?历史上的记载都是正确的吗?
  • 无奇不有的世界(走进科学丛书)

    无奇不有的世界(走进科学丛书)

    如果我们从地球上的各个地点,对准北方一直向前走,最后大家总会在一个地点见面,这个地点就是地球的最北端,我们称它为“北极”。有人把北极叫做“世界的顶峰”,以这个顶峰为中心,向南画一个大约2500千米长为半径的大圆圈,这个大圆圈就是“北极圈”。北极圈可不是什么铁丝网或木棍所围起来的实在的圈子,而是地理科学工作者按地理特点在地图上画出的纬线圈。
  • 分身有术的海参:动物绝技

    分身有术的海参:动物绝技

    《分身有术的海参--动物绝技》简介:无论是身怀绝技的动物,还是形态各异的植物,抑或是我们生活中见所未见、闻所未闻的神秘生物,它们共同构成一个光怪陆离的生物世界。“图说生物世界”将为你展现生物世界的趣味,描绘生物世界的新奇,揭开生物世界的神秘。人类和动物生活在同一个世界里,或许你对很多动物都不陌生,但是,你知道它们的一些小秘密吗?你知道青蛙为什么长着一张大嘴巴吗?你知道萤火虫为什么会发光吗?你知道猫头鹰为什么会在睡觉的时候睁一只眼闭一只眼吗?总有太多的疑问困扰着我们,让我们百思不得其解。
  • 改变世界的101个发明

    改变世界的101个发明

    本书精心挑选了最具有代表性的101项古今中外的发明成果,内容涉及天文、地理、生活、交通等各方各面,并详尽地讲述了每项发明辗转曲折的由来、艰辛的发展历程,为青少年读者展现更为广阔的认知视野和想象空间,让其从每一项发明中感受前人严谨、求实的科学态度,以激励青少年读者学习不畏艰难、锲而不舍的创造精神。
  • 化石真相

    化石真相

    古生物学是什么?它是一门关于化石的学科。它标示着久远和神秘,它看似虚无缥缈,其实,它们才是那么的笃定和真实,因为无一不是那么真实地封印在一块块黏糊糊的石块中,在地壳中随着岩石翻来覆去,一小部分有幸或是说不幸地与世人见面,向人们陈述出它们当时的生活故事。
热门推荐
  • 穿越守望之缴械者

    穿越守望之缴械者

    穿越到守望先锋的世界,成为了麦克雷的弟子,我的天啊!天使姐姐,我需要治疗嘿嘿嘿嘿~
  • 甜妞追爱记:误擒霸道总裁

    甜妞追爱记:误擒霸道总裁

    她沦落到无家可归时,遇到他,自此赖上他。一次舍友起哄,对电话那端的他大声喊,“大叔,你们很配!在一起、在一起……”他哼笑一声,问:“你觉得如何?”她窘迫至极,红着脸回他:“是很配啊,的确很配很配很配很配……”舍友逼问:“愿意成为她男朋友吗?三个答案,一愿意,二愿意,三愿意!”他拒绝的干脆:“不愿意!”短暂的静默后……他:“老公的话,我会很愿意!”死寂过后……“啊……”此起彼伏的尖叫!
  • 作客

    作客

    一群不同时代的人因为穿越,生活在一起,他们不在同一时代生长,经受的教育、文化也就大不相同。这些人在不断地穿越中,明白了各个时代有各个时代的好处,处于落后的文化,落后的科学的人,生活艰辛却很快乐,处于高度文明的人,生活虽然衣食无忧,内心却得不到释放。高度文明的人认识到了这一点,穿越到以前的各个时代,重新学习失去的快乐。
  • 这个男友是妖精

    这个男友是妖精

    古有麻雀衔环结草,今有狐狸以身相许。古有海螺姑娘做饭,今有狐狸王子煮面。言雪溪就不明白了,她只不过是发挥充满正义与勇气的母爱光辉救了只萨摩回家,怎么仔细一看竟然是只狐狸?还是只白狐?那她这算不算是捡了个宝贝回来?好吧,这些都是小事,但是白狐居然变成了美男?这就不对了吧!在这个充满科技与智慧的时代,聊斋的故事是根本不可能发生的啊。嗯,美男身材真不错。等等!现在是看这些的时候吗?言雪溪关上浴室门,她可能要换个方式开门。“嫁给我吧,我的身子你已经看过了。”美男这么说。黑人问号脸?喵喵喵喵喵?言雪溪不服了,“开玩笑,要嫁也是你嫁。”论一只腹黑狐狸如何一步一步把智商上线...
  • 智者大师传奇

    智者大师传奇

    南梁华容,战火频仍。权臣小儿诞生夜,天降祥瑞满室光。双瞳在目,异于常人;慧根暗藏,与佛结缘。大厦骤倾双亲王,颠沛流离结奇缘。
  • tfboys之转角遇上你

    tfboys之转角遇上你

    明知道不可以,却还是迷失于你那一笑高冷少爷王俊凯遇上萌宠唐诺雪校花呆萌吃货王源喜欢校花却难以起齿等到校花喜欢高冷少爷时,只能默默守护她暖男易烊千玺恋上温柔小姐姐
  • 缠人总裁滚远些

    缠人总裁滚远些

    乔溪被人从英国设计回来,无比悲催,每天被腹黑高冷傲娇总裁缠。就连住院,也不放过,好大一只变态流氓。某变态总裁找到机会后夜夜将乔溪压在身下,不知疲倦。乔溪终于发怒:我要报警某总裁:你是我的,报警了,难道警察还要管我合理合法睡我的妻子?
  • 武道人仙

    武道人仙

    气血如龙!粉碎真空!不求长生不死!但求恣意纵横!是为人仙。
  • 鬼王墓之重生

    鬼王墓之重生

    生亦生,死亦死。他又将重生在这个世界上,每一次的重生他将走遍全世界寻找着!他是否能找到她呢?(整篇故事纯属虚构。希望大家多多支持,请求收藏!谢谢各位。)欢迎加入的读者群,群号码:589385081)
  • 在天地死去之后

    在天地死去之后

    老人:“你宗在何处?”尘醉:“天下处处为我宗。”老人:“宗名为何?”独孤求真:“四步神宗。”老人:“因何而建?”方岳:“想把地狱换苍穹。”老人:“这,很难,你确定你要去做?”风流云:“难不难关你屌事啊,咋们老大枪打四海游龙,脚震八荒猛虎的时候,你不知道还在哪里和泥呢。”老人:“……”一干兄弟:“老大,前有千万雄狮,怎么办?”方岳:“杀!”一干兄弟:“老大,诸天神佛来了,怎么办?”方岳:“杀!”一干兄弟:“老大,地狱空了,我们接下来干嘛?”方岳:“不,还有我们。”这是一个关于解救的故事,解救爱人,解救亲人,解救苍生的故事。世界已成,诸君请入。.