洁净的新能源——氢能

 自1973年石油危机以来,人们不断受到矿物燃料逐渐短缺带来的压力。有人估计再过三、四十年,煤、石油等矿物燃料就可能进入枯竭期,因此常规能源日渐短缺与能源消耗继续增长的尖锐矛盾迫使人们去寻找新的能源.     

铀同位素分离

现在全世界能源消耗量以每十年翻一翻的速度急剧增长;而且其中大多数取自矿物燃料,即使以目前对石油、煤的需求量来看,五十年后石油将所剩无几,煤也只能支撑三、四百年.因此,我们必须依赖新能源以满足日益增加的需要.目前,以裂变释能的核电站已占全世界电力生产的12%,并正在发展之中.但这样的核反应堆要求核燃料中裂变物铀-235的丰度(即摩尔百分数)在3%左     

煤-油混合燃料初步试验及机理探讨

本文扼要介绍用机械搅拌、簧片哨、电超声等组合装置制备煤-油混合(简称COM)燃料的试验,在工业炉上试烧的概况及初步机理探讨.研制和应用COM燃料的主要目的是:一方面节约石油的消耗;又可扩大煤种利用范围;并使现有烧重油的锅炉或工业炉等设备稍加改造就可用COM燃料来代用.为此,我们于一九七八年八月开始了COM燃     

受控热核聚变

1能源的需求 能源对于人类的生活和社会的发展极为重要.随着工业的进步,能源的需求益见迫切.煤、石油、天然气、风力、水力已早为人们习惯使用,地热、太阳能以及裂变核能亦已相继开发利用.但它们或受地区的限制,或存在污染的缺点使用都有不便,或与环境保护有碍,尤其矿石类燃料及天然气等在地球上储量有限,不断开掘,迟早会枯竭.表1表示全世界能源的估计.目前世界主要能源的消耗每年约需3×10 11GJ,表1数据依此估出,以后的消耗将续有增加,按其储量足供人类使用不过百年,而且煤和石油是化工的原材料,用作燃料,付之一炬,未免可惜.如果使用增殖堆发电,可以维持几万年,似是久远之计,但放射性废料的处理实是棘手问题.不久前美国三里岛事故和前苏联的切尔诺贝利泄漏使人深俱戒心.     

邮票上的物理学史(55)--核能作为动力

二战后,核能的和平利用被提上了日程.核能独特的优点是:1) 核能是储量丰富的能源.根据专家估算,按现在的能源消耗速度,地球上的石油40年后即将耗尽,煤也只可开采200多年.煤和石油还是重要的化工原料,而核能是地球上储量最丰富的能源,地球上的核裂变燃料即铀矿和钍矿资源,按其所可释放的能量计算,是化石能源的20倍,开发和利用核能来替代煤和石油作为后续能源已是当务之急,而聚变燃料氘更是广泛存在,如能实现可控聚变,人类就不必再为能源担心了.2) 核能是清洁的能源.它不产生二氧化碳,不会引发温室效应,产生的其他污染物也少,有利于保护环境.不过,裂变燃料产生的废料具有放射性,有的放射性废料的半衰期很长,对其处理是一大难题.最近,有人提出了用加速器或反应堆加以照射以处理的建议.     

物理学是能源科学之本

能源是发展生产和提高人民生活水平的重要物质基础,是制约国民经济发展的重要因素,也是决定战争胜负的战略重点。现代社会离不开能源。目前,能源问题已成为世界各国极为关注的重大问题。能源科学亦已成为当今世界激烈竞争的前沿阵地。但是,能源科学从诞生之日起就与物理学结下了不解之缘。 顾名思义,“能源”即能量的来源。在能源科学中,“能源”就是指能够提供某种形式能量的自然资源,它包括提供某种形式能量的物质资源和某种物质的运动形式。例如,燃料、风、水流、太阳能等都是能源。实际上,能源的利用过程就是能量的转化与传递过程。 人类在生产和生活过程中需要各种形式的能源,其中用量最大的是热能、机械能和电能。我们可以按照需要,把自然界中存在的能源转化为各种形式的能量,而这些能量的转化绝大部分都是在物理过程中实现的。因此,能源的开发和利用就不能不受物理学中能量转化与守恒定律的约束。 人类开发、利用能源的历史充分表明,能源科学的创建和发展是以物理学作为其重要理论基础的。离开     

太阳电池

一、引言太阳是一个取之不尽、用之不竭的巨大能源,它每年照射到地球陆地表面的能量约800×10~(18)千卡,而已发现的矿物燃料(煤、石油等)的藏量约7×10~(18)千卡,原子能估计约144×10~(18)千卡。太阳能和原子能是如此的巨大,因而如何有效地利用它们的能量,将是解决人类充分利用能源问题的重要途径。多少年来,人们都在盼望利用太阳这样巨大的能量来为人类服务,并且也创造了不少转换太阳能为机械能或电能的器具。但因这些器具的转换效率还不很高,因而进一步利用太阳能仍然是一个困难的问题。半导体出现以后,     

铀和钍

一般介绍铀和钍是原子能工业中的燃料,它们就象普通工业中的煤、石油等所起的作用一样,在锅炉中燃烧时放出能量使机器运转。在原子能工业中的原子锅炉就是原子反应堆,所谓燃烧也即是起核反应。铀和钍在反应堆中由核反应所产生的能量要比煤、石油等在一般情况下所产生的能量大许多倍,有人算过,一克铀所能产生的能量几乎相当于十几吨煤所产生的能量。看来铀和钍的生产在整个原子能工业中是占着重要的地位的。     

有机太阳能电池能量转化效率的提高思路

能源问题是目前最为关注的焦点之一,随着社会的进步和工业的发展,地球上已探明可使用的化学燃料能源,包括石油、天然气和煤等,日趋枯竭.太阳能的利用已引起各国的重视.光伏器件是太阳能利用的最为重要的手段之一,有机太阳电池在此类器件中将承担极其重要的角色.但低的光电转换效率是阻碍其产业化的瓶颈.为此简要综述了提高有机太阳能电池...     

地球能量之源──太阳能

 地球上的所有生物都离不开能量．没有能量,地球将是一片死寂;没有植物,没有生命,没有四季,也没有风雨雷电……．人类的生存是一刻也离不开能量的．从古至今,人类生存所必需的能量几乎全部都间接或直接地取自于太阳．太阳能为人类生存提供了各种植物的化学能．太阳能使地表水蒸发而形成雨和雪,它们的一部分汇合在一起形成河流,利用河流,农业可灌溉良田,工业可水利发电．太阳能加热空气,热气流上升形成风,风能过去用于行船,当今用于发电．就连当今最重要的能源──煤炭、石油、天然气等化石燃料,都是各种古代生物把太阳能转化为化学能固定下来后,又经过漫长的年代沉积在地下演变而成的．     

太阳能甲醇分解能量转换机理实验研究

本文通过太阳能分解甲醇燃料实验,来研究太阳能与化石燃料互补的能源利用系统的能量转换新机理,揭示减少燃料化学能释放过程(火用)损失和提升太阳热能品位的本质,并得到基于实验的量化依据。实验研究了反应过程能量品位关联机理和效果,并揭示了主要因素影响规律。太阳热能温度的升高,有利于分解反应的进行,但温度过高会负面影响品位提升的效果,260℃左右是较合理的;与太阳能甲醇分解反应装置规模对应的进料量条件是影响能量转换过程的关键因素,也将影响太阳热能品位提升效果。研究成果将为开拓太阳能与化石能源互补的能量系统提供理论支撑和实验数据。     

核聚变——未来的新能源

能源是社会发展的基石。古人伐木为薪,后来柴薪逐渐被煤、石油、天然气等化石燃料取代。而今,化石能源面临“危机”,同时又对环境造成严重污染。以煤炭、石油、天然气等化石能源替代柴薪的第一次能源革命,带来了社会、经济的飞速发展。然而这些宝贵的化石能源是不可再生的,据估     

温差发电机

在工业建设中,我们需要大量动力来源。动力来源是多种多样的,归根究底则不外乎化学能与原子核能。利用化学能如燃烧燃料等转变热能为电能或其他形式的能量供给工业上的需要。近代人类已掌握原子核能并开始利用它来为工业服务。在地球上能量的源泉是取之不尽用之不竭的,人们走遍大地到处寻找能源,可是就在我们周围每天却有大量能量浪费掉。太阳能是巨     

非晶硅太阳能电池

 能源是人类生存不可缺少的重要资源。随着世界人口爆涨,能量消耗急骤增长,人们为了求得生存和发展,都在竭尽全力开发现有的常规能源（煤、石油、天然气等）,同时也不断寻找新型能源。     

炭/碳粒在CO_2/O_2气氛中燃烧速率的研究

１引言大量的研究表明,近一个世纪以来,大气中温室气体（主要是ＣＯ２）含量的迅速增加是引起全球气候变化的一个重要因素。而且,在今后若干年内,随着人类从矿物燃料中获取能源的进一步增加,ＣＯ２的排放量亦将持续增长。其中煤的利用量及在燃烧过程中ＣＯ２的排放量...     

聚变能和受控核聚变研究简史

 一、聚变能---未来人类的理想能源能源、信息和材料作为社会进步的三大支柱,是现代社会赖以生存和发展的基本条件。我国人口众多,能源需求旺盛,随着国民经济的发展,能源问题日益紧迫。至本世纪中叶,要使我国成为中等发达国家,则需要建立约每年38～45亿吨标准煤、电力装机容量15亿千瓦或者更大些的能源体系。在我国能源构成中,化石燃料所占份额极大,水力资源有限,其他如太阳能、风能、潮汐能、生物能等,只起到重要补充作用。众所周知,化石燃料所造成的环境污染,化工原料的浪费以及运输能力的消耗等都不容忽视.     

新世纪的绿色环保能源

 我们伴随着日益严重的世界性能源短缺和环境污染走进了２１世纪。原油价格不断上涨的浪潮还在升温,而地球上的化石燃料如石油、煤炭等这些不可再生能源的储量在快速减少。那么,寻找无污染且可持续发展的绿色环保能源来取代化石燃料已是人类的共同课题之一。按照我国的２１世纪发展计划,即到２０５０年进入中等发达国家的行列,那么,我国那时的年人均ＧＤＰ要达到５０００至６０００美元（美国、日本２０世纪８０年代的水平）。设想那时的单位产值能耗可降至０．４１吨标准煤／千美元ＧＤＰ,可以推算出２０５０年一次能源总需求量约为３４．４亿吨标准煤,按１６亿人口计算,人均约为２．１５吨标准煤。     

V型无烟燃烧技术

V型无烟燃烧技术的要点,是将固体燃料在同一个燃烧设备内先进行干馏,然后再分相燃烧,使燃料接近完全燃烧,达到无黑烟、低污染和节约能源的目的。 一、燃烧问题 固体燃料是当代主要能源。我国年产煤十亿多吨,年消耗秸杆、薪柴五亿吨以上。我国能源利用率仅30％左右,浪费之多十分惊人。同时,由于燃料燃烧不完全造成的大气污染,已危害到人类的健康和生存。问题的原因是现有层燃技术存有许多缺陷。严峻的现实迫切需要新的层燃技术改进老技术。     

生活中的两则费米问题

<正>一、电煤储备知多少?为一盏100 W的灯泡提供一年的电力,火力发电厂应该准备多少公斤煤?我们需要估算两条:(1)一盏100 W电灯泡一年消耗的电量;(2)煤块的能量密度。当然如果要想更精确一点就要考虑一下火力发电厂的效率。第一项比较简单,我们仍然是先设定其上下边     

碳纳米管储氢研究

 目前,环境保护和能源短缺是影响社会可持续发展的两大重要问题。近代人类使用的能源主要是煤炭、石油和天然气。经济的发展和人类生活水平的提高,对这些一次性能源的需求量在迅速增加,它们的储量在迅速下降。另一方面,这些化石燃料在使用过程中,产生大量的有害物质,如CO_x、NO_x、SO_x及碳氢化合物等,导致严重的环境污染。因此,世界各国都在努力地开发洁净的新能源。氢能以其资源丰富、可再生、热效率高和可以不产生使用污染等特点格外受到关注。