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1、新能源与材料科学新能源与材料科学新能源及材料科学基础与进展新能源及材料科学基础与进展新能源技术新能源技术二次能源二次能源：一次能源一次能源地内能源地内能源：地外能源地外能源：相互作用能源相互作用能源： 。 热机效率：热机效率：4 43030以上以上1T2TW1Q2Q121max1TTQ卡诺循环卡诺循环 光光热转换热转换光光热转换就是把太阳辐射能通过各种集热装置（集热器）转变成热转换就是把太阳辐射能通过各种集热装置（集热器）转变成热能。热能。太阳能热发电；太阳能热发电；太阳能高温炉冶炼高温材料；太阳能高温炉冶炼高温材料；太阳能节能建筑太阳能节能建筑太阳房；太阳房；利用太阳能使海水淡化；利用太阳能
2、使海水淡化；太阳池（盐湖水太阳能发电技术）；太阳池（盐湖水太阳能发电技术）；太阳能热水器。太阳能热水器。最基本的应用热水器最基本的应用热水器10 MW 太阳能电厂 in Barstow, California大面积收集热，利用蒸气机发电。太阳能光热电转换太阳能光热电转换首次实现太阳能热泵中央首次实现太阳能热泵中央热水系统方案，以太阳能为热水系统方案，以太阳能为主要热源，辅以少量的电能主要热源，辅以少量的电能驱动双热源热泵，保证了阴驱动双热源热泵，保证了阴雨天气及冬季太阳能资源不雨天气及冬季太阳能资源不足时热水供应，做到全年、足时热水供应，做到全年、全天候供应热水。全天候供应热水。 北京月坛奥运
3、会游泳馆北京月坛奥运会游泳馆太阳能塑料菜棚太阳能塑料菜棚太阳能热水器太阳能热水器光光电转换电转换 通过太阳能电池（光电池、光伏电池）将太阳辐射能直接转变成电通过太阳能电池（光电池、光伏电池）将太阳辐射能直接转变成电能。太阳能电池的工作原理是光电效应。能。太阳能电池的工作原理是光电效应。太阳能电池已广泛应用于宇宙飞行器；太阳能电池已广泛应用于宇宙飞行器；太阳能电池还用来作为交通工具的能源；太阳能电池还用来作为交通工具的能源；太阳能电池应用在自动控制领域；太阳能电池应用在自动控制领域；太阳能电池还可以用来发电（光伏电站）。太阳能电池还可以用来发电（光伏电站）。太阳能红绿灯太阳能红绿灯太阳能景观灯太
4、阳能景观灯美国无人驾驶太阳能飞机美国无人驾驶太阳能飞机太阳能汽车太阳能汽车利用太阳能的电动车利用太阳能的电动车 上海世博会主体建筑屋顶上的太阳能装置上海世博会主体建筑屋顶上的太阳能装置阿姆斯特丹附近的阿姆斯特丹附近的“太阳能村太阳能村”(位于阿姆斯福特市位于阿姆斯福特市)是一个近年建成的以是一个近年建成的以建筑节能为中心的、装机容量名列世界前茅的太阳能发电居住区，也是建筑节能为中心的、装机容量名列世界前茅的太阳能发电居住区，也是当今荷兰住宅建设的示范项目。当今荷兰住宅建设的示范项目。太阳能住宅太阳能住宅光光化学转换化学转换用光和物质相互作用引起化学变化的过程称光用光和物质相互作用引起化学变化的
5、过程称光化学转换。化学转换。 绿色植物的光合作用；绿色植物的光合作用； 利用光化学电池制氢。利用光化学电池制氢。光光化学转换到目前为止还只限于实验室试验，没有重大突破。化学转换到目前为止还只限于实验室试验，没有重大突破。越来越多的科学家相信未越来越多的科学家相信未来洁净能源的最大一部分来洁净能源的最大一部分也许就藏在海底或高纬度也许就藏在海底或高纬度永冻区。有专家预测，可永冻区。有专家预测，可燃冰至少能为人类提供燃冰至少能为人类提供1000年的能源，它将来有年的能源，它将来有望替代煤、石油和天然气，望替代煤、石油和天然气，成为成为“21世纪的新能源世纪的新能源”。可燃冰的学名是天然气水合物可燃
6、冰的学名是天然气水合物(Gas Hydrates ),这是天然气和水在特定的这是天然气和水在特定的条件下所形成的一种透明的冰状结晶体条件下所形成的一种透明的冰状结晶体,又称又称“气冰气冰”、“固体瓦斯固体瓦斯”。外貌类似冰雪，可以像酒精块一样燃烧，故称为外貌类似冰雪，可以像酒精块一样燃烧，故称为“可燃冰可燃冰”。是一种清。是一种清洁高效、使用方便的新能源。洁高效、使用方便的新能源。2. 超级能源：可燃冰超级能源：可燃冰 可燃冰的性能可燃冰的性能l 能量密度高，燃烧值高。能量密度高，燃烧值高。1m3相当于相当于164m3的天然气。的天然气。l 清洁无污染（几乎不产生任何燃烧废弃物，清洁无污染（几
7、乎不产生任何燃烧废弃物，SO2比燃烧油或煤低比燃烧油或煤低2个数量级）个数量级）l 使用方便。压力降低就足以使天然气水合物晶体分解并释放出大量甲烷气体。使用方便。压力降低就足以使天然气水合物晶体分解并释放出大量甲烷气体。 注意：甲烷的温室效应比注意：甲烷的温室效应比CO221倍，是一种对环境破坏作用最大的温室气体倍，是一种对环境破坏作用最大的温室气体l 危险性高危险性高可燃冰的开发利用可燃冰的开发利用1810年，英国，达威在实验室发现年，英国，达威在实验室发现“天然冰天然冰”。 虽然是块香饽饽，但开发虽然是块香饽饽，但开发利用仍然很困难：利用仍然很困难：勘探定位技术，勘探定位技术， 开采技术开
8、采技术;提制可燃气的技术提制可燃气的技术;运输的问题运输的问题;低成本开发低成本开发其它：其它： 未燃烧的天然气水合物直接排入大气产生的强烈温室效应未燃烧的天然气水合物直接排入大气产生的强烈温室效应 未燃烧的天然气水合物对海底已有油气管道造成危险未燃烧的天然气水合物对海底已有油气管道造成危险 对鱼的生长的威胁对鱼的生长的威胁 对航行的威胁对航行的威胁 天可燃冰如何保持高压、低温状态等天可燃冰如何保持高压、低温状态等YXUUn236235MeV210236MeV)4 . 75 . 8(EYSrRbKrNdPrCeLaBan3KrBaUUn89898989144144144144144893614
9、456*2369223592ZrYSrCeLaBaCsXen2SrXeUUn949494140140140140140943814054*23692235921上上代代中中子子总总数数本本代代中中子子总总数数K两个回路系统两个回路系统核蒸气供应系统核蒸气供应系统蒸汽驱动汽轮发电机工作的系统蒸汽驱动汽轮发电机工作的系统美国美国日本日本苏联莫斯科附近苏联莫斯科附近(1954第一座第一座)法国格拉弗林檬电站法国格拉弗林檬电站(世界第一世界第一) 1954年，前苏联建成世界上第一座核电站；年，前苏联建成世界上第一座核电站；现在世界上有现在世界上有30多个国家的多个国家的400多座核电站在运行，占世界总
10、电力的多座核电站在运行，占世界总电力的20%左右左右；我国秦山核电站、大亚湾核电站已建成和正式发电，秦山二期、三期核电工程我国秦山核电站、大亚湾核电站已建成和正式发电，秦山二期、三期核电工程、岭澳核电工程、连云港核电工程也将于近年内建成发电。、岭澳核电工程、连云港核电工程也将于近年内建成发电。核电站的安全性核电站的安全性 一般来说，如果防范措施得当，核电站是很安全的。历史上曾发生过两次一般来说，如果防范措施得当，核电站是很安全的。历史上曾发生过两次核电站核泄露事故：核电站核泄露事故： 一次是一次是1979年年3月月18日，美国三里岛核电站堆芯熔毁；日，美国三里岛核电站堆芯熔毁； 另一次是另一次
11、是1986年年4月月26日，前苏联切尔诺贝利核电站日，前苏联切尔诺贝利核电站4号反应堆发生爆炸。号反应堆发生爆炸。核电站的主要问题是放射性核废料的处理、储存和最终处置。核电站的主要问题是放射性核废料的处理、储存和最终处置。生物能也叫生物质能，它是指绿色植物通过光合作用将太阳生物能也叫生物质能，它是指绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量；能转化为化学能而储存在生物质内部的能量；生物质能的种类繁多，目前可被利用的大致有六大类：生物质能的种类繁多，目前可被利用的大致有六大类：(1)木材和森林工业废弃物（树枝、树叶、树根等）；木材和森林工业废弃物（树枝、树叶、树根等）； (
12、2)农业废弃物（秸杆、果核、玉米芯等）；农业废弃物（秸杆、果核、玉米芯等）；(3)水生植物（藻类等）；水生植物（藻类等）；(4)油料作物（棉籽、麻籽、油桐等）；油料作物（棉籽、麻籽、油桐等）；(5)城市与工业有机废弃物（垃圾和食品、屠宰、制酒、制纸城市与工业有机废弃物（垃圾和食品、屠宰、制酒、制纸工业的排泄物等）；工业的排泄物等）；(6)粪便。粪便。56 微藻制油微藻制油 微藻，这些广泛分布于盐碱水、淡水、海水、沼泽、温泉等水域的微小生物，因其具微藻，这些广泛分布于盐碱水、淡水、海水、沼泽、温泉等水域的微小生物，因其具有生物量大、生长周期短、易培养及脂类含量较高等特点，成为制备生物质能源的良有
13、生物量大、生长周期短、易培养及脂类含量较高等特点，成为制备生物质能源的良好材料。好材料。 据新奥科技发展有限公司生物质能源研究中心总经理刘敏胜介绍，目前世界上已知的据新奥科技发展有限公司生物质能源研究中心总经理刘敏胜介绍，目前世界上已知的微藻种类达到几千万种，经过认证可以利用的有几万种。微藻种类达到几千万种，经过认证可以利用的有几万种。“但真正实现利用的微藻目但真正实现利用的微藻目前只有几十种，还有很大的潜力可挖。前只有几十种，还有很大的潜力可挖。” 2007年，美国启动了微藻能源计划，称为年，美国启动了微藻能源计划，称为“微型曼哈顿计划微型曼哈顿计划”；2008年年10月月，英国碳基金公司启
14、动了目前世界上最大的藻类生物燃料项目，投入，英国碳基金公司启动了目前世界上最大的藻类生物燃料项目，投入2600万万英镑用于发展相关技术和基础设施，该项目预计到英镑用于发展相关技术和基础设施，该项目预计到2020年实现商业化。年实现商业化。 厦门大学中国能源经济研究中心主任林伯强在接受厦门大学中国能源经济研究中心主任林伯强在接受中国经济周刊中国经济周刊采访时表示，中采访时表示，中国煤炭行业的产能目前在国煤炭行业的产能目前在30亿吨亿吨31亿吨，亿吨，1吨煤产生吨煤产生2.5吨二氧化碳排放，碳吸收和吨二氧化碳排放，碳吸收和碳利用是今后一个很重要的方向。记者获悉，占地碳利用是今后一个很重要的方向。记
15、者获悉，占地1平方公里的养藻场一年可处理平方公里的养藻场一年可处理5万万吨二氧化碳。照此计算，假设有吨二氧化碳。照此计算，假设有15万平方公里养藻场，即可全部处理煤炭产生的二氧万平方公里养藻场，即可全部处理煤炭产生的二氧化碳。化碳。 风能是太阳辐射造成地球各部分受热不均，引起空气运动而风能是太阳辐射造成地球各部分受热不均，引起空气运动而产生的能量；产生的能量；风能的利用主要靠风力机，风力机是把风能转化为其他形式风能的利用主要靠风力机，风力机是把风能转化为其他形式能量的旋转机械；能量的旋转机械；利用风力可以发电、提水、助航、制冷、致热等。利用风力可以发电、提水、助航、制冷、致热等。地球内部蕴藏着
16、的热能称为地热能，来自地球内部蕴藏着的热能称为地热能，来自(1)高温岩浆，高温岩浆，(2)岩石中放射性元素衰变；岩石中放射性元素衰变；在地球上所有的能源中，地热能仅次于太阳辐射能，排在在地球上所有的能源中，地热能仅次于太阳辐射能，排在第二位（火山爆发、地震和其他地壳变动）；第二位（火山爆发、地震和其他地壳变动）；地热资源按存在形式可分为五大类型：蒸汽型、热水型、地热资源按存在形式可分为五大类型：蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和岩浆型。地压型、干热岩型和岩浆型。地热能廉价、清洁，利用前景十分广阔。地热能廉价、清洁，利用前景十分广阔。 海洋能是指海水在运动过程中产生的能为人类利用的能量海洋能是指海水在运动过程中产生的能为人类利用的能量，它包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能、盐差能等。，它包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能、盐差能等。 海洋中除有巨大的海洋能外，还有丰富的海洋矿物资源、海洋中除有巨大的海洋能外，还有丰富的海洋矿物资源、海水资源和海洋生物资源。人类有可能在海水资源和海洋生物资源。人类有可能在21世纪进入全面世纪进入全面、综合、立体开发海洋的、综合、立体开发海洋的“海洋经济时代
