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能源用盡危機

以資料仍

石油
2010年全球確定蘊藏量1兆3832億噸,可採年限46.2年

天然氣
由2010年計算,可採年限為58.6年

核能用的鈾
鈾的可開採蘊量為400萬噸,可採年限為少於75年。
一般認為,每一噸的海水中含有3.3毫克左右的鈾; 根據這項條件推算,海洋中其實蘊含45億噸的鈾,相當於陸地上的預估可開採蘊藏量的1000倍。

煤炭
2010年全球確定蘊藏量 8609億噸,可採年限118年
石墨烯電池充電10分鐘跑1000公里!

據《世界報》此前消息,西班牙Graphenano公司(一家以工業規模生產石墨烯的公司)同西班牙科爾瓦多大學合作研究出首例石墨烯聚合材料電池,其儲電量是目前市場最好產品的三倍,用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里,而其充電時間不到8分鐘。

Graphenano公司計劃於2015年將此電池投入生產,並且計劃與德國四大汽車公司中的兩家(現在還不方便透露公司名稱)將在本月和電動汽車進行試驗。

而目前電動汽車界的明星汽車——特斯拉董事長兼產品架構師艾倫 馬斯克(Elon Musk)此前在接受英國汽車雜誌《AutoExpress》專訪時大膽預測,電動汽車未來的續航里程有望達到約800公里。此石墨烯聚合材料電池與汽車聯合的投產問世或將引領電動汽車行業的新的續航里程。

石墨烯是世界上最薄、最硬的材料,於2004年問世,其發現者英國曼徹斯特大學安德烈-海姆教授於2010年獲得諾貝爾物理學獎。

這種石墨烯聚合材料電池的使用壽命較長,是傳統氫化電池的四倍,鋰電池的兩倍。且因石墨烯的特性,此電池的重量僅為傳統電池的一半,使得裝載該電池的汽車更加輕量化,進而提高汽車燃油效率。

雖然此電池具有各種優良的性能,但其成本並不高。Graphenano公司相關負責人稱,此電池的成本將比鋰電池低77%,完全在消費者承受範圍之內。此外,在汽車燃料電池等領域,石墨烯還有望帶來革命性進步。

中國科學技術大學吳恆安教授、王奉超特任副研究員與安德烈海姆教授課題組及荷蘭內梅亨大學研究人員合作,在石墨烯等類膜材料輸運特性研究方面首次發現,石墨烯可以作為良好的「質子傳導膜」,國際頂尖學術期刊《自然》11月26日在線發表了這一研究成果。

燃料電池是將燃料具有的化學能直接變為電能的發電裝置。與其他電池相比,具有能量轉化效率高、無環境污染等優點。「質子傳導薄膜」是燃料電池技術的核心部分,汽車中的燃料電池使用氧和氫作為燃料,轉變輸入的化學能量成為電流。

現有的質子薄膜上常存在燃料泄漏,降低了電池有效性,但質子可以較為容易地「穿越」石墨烯等二維材料,而其他物質則很難穿越,從而可以解決燃料滲透的問題,增加電池的有效性。

石墨烯薄膜可用於提取大氣層中的氫,暗示著該材料結合燃料電池更容易從空氣中提取氫。麻省理工學院的Karnik教授在評論中指出這項最新研究證實該在理論上已經達到美國能源部設定的2020年質子交換膜輸運性能目標。

這項突破性研究,為人類認知石墨烯等材料特性帶來全新發現,並有望為燃料電池和氫相關技術領域帶來革命性的進步。
甲烷水合物

曱烷水合物外觀如同冰一樣,一靠近火源就會燃燒,所以一般也稱它「會燃燒的冰」。眾人期待將來可以取代石油與天然氣。
用溫室效應發電

聽說現在各國科學家,嘗試造出人造太陽來發電。太陽發熱的原理是知道的,好像也能做到,問題是地球找不出能容納過億溫度的物質而不溶掉。

人造太陽可能還有很長遠的路,或許先做到人做金星發電可行嗎?

金星表面有著非常厚的大氣。金星的大氣主要由二氧化碳組成,並含有少量的氮氣。金星大氣的質量是地球的93倍,它的地表大氣壓為地球的92倍,相當於地球海洋中1公里深度時的壓強。金星地表大氣的密度為65kg/m³,等於水密度的6.5%。金星大氣中的大量二氧化碳的存在再加上厚厚的硫酸雲產生了太陽系中最強的溫室效應,使得金星的地表溫度至少有462 °C(864 °F)。

儘管金星距離太陽的距離是水星的兩倍,接受的太陽輻射僅為水星的25%,但其地表溫度比水星還熱。金星這麼熱的原因是因為很嚴重的溫室效應。這樣我們可以在地球日照強的地方如沙漠,興建一座發電廠,製作一個室內充滿著二氧化碳和硫酸雲等等,模仿金星大氣環境的一個玻璃室,這樣太陽光照射在這個模仿金星大氣的密室,內裡的溫度便能長期保持在100°C以上,便能用溫室效應來發電了?
「壓力」「聲波」發電不是夢
除了風力及太陽能外,原來「壓力」及「說話」均可發電,製造出無污染的環保能源!以色列一間公司早前研製了一款鋪在路軌下的發電裝置,其產生的電力可用作供給鐵路部門使用或透過電網傳送至其他地方。該裝置利用火車經過路軌時所產生的壓力來發電,十至二十架列車於一小時內經過該裝置後,可產生約一百二十千瓦的電力。

人們亦不再需要揮灑汗水,踏着單車來驅動人力發電裝置。有韓國科學家利用爐甘石液的主要成分氧化鋅,製造出夾在兩個電極之間的納米線,並以一百分貝的聲波震動該條納米線,產生出約五十毫伏的電流。研究證明聲音亦可發電,將來或有望將「傾電話」時產生的聲波轉化成電能為手機充電,讓人隨時隨地說說笑皆可發電。


http://orientaldaily.on.cc/cnt/news/20110608/00176_066.html

成都老人發明神奇發電鞋
中評社香港11月11日電/從外表上看,這雙運動鞋很普通,可夜晚時將它穿在腳上,把鞋帶頭上的硬條插入“鞋舌”旁,鞋子就會發出明亮的白色光線,足以照亮回家的路。更為神奇的是,這雙會發光的鞋不僅不用電池,還能反過來為手機電池充電。這雙發電鞋的發明者就是66歲的成都老人石才俊。
  
  發明 走路發電好神奇  

  四川在線報道,石才俊家住成都市浣花北路。“我經常遇到在外辦事時手機沒有電的情況,一來聯絡家人不方便,二來朋友會誤以為我掛他們電話。”石才俊老人便想:“如果隨身帶個發電裝置該有多好。”平時喜歡看各種書籍的他突然想到利用走路來發電。有了主意,石大爺便興致高昂地到處尋找合適的運動鞋,終於看中一款鞋跟設計為全氣墊的耐克運動鞋,可一看價格:1800元。石大爺的退休工資一個月才1000多元,他只好放棄“名牌”另找仿制運動鞋,隨後從鞋底將發光二極管和電線等安裝進氣墊預留的空間中。“如果要給手機電池充電,就會在鞋舌裡面預留一個小口袋,需要充電時只要將手機電池放在小口袋中,然後同樣插好接口就可輕鬆充電。”石才俊對自己發明的專利十分有信心,他已經完成試驗,通過“壓力發電鞋”為座機“子機”的電池成功充電。  

  設想 廣泛推廣節約能源  

  談到發明“壓力發電鞋”的構思時,石大爺說,其實發明思路算不上高科技,利用中學物理知識就可以解釋:當人行走時腳後跟會一上一下踩著鞋跟,踩下去時核心裝置“壓力發電器”中磁鐵便會切割磁感線,提起腳後跟磁鐵復位時,同樣也能切割磁感線。但通過這種方式產生的電流是交流電,還必須通過預先安裝在鞋底的全橋整流堆轉換成直流電,然後通過濾波電容儲存,就可以將通過走路發的電進行存儲,用於照明和為手機電池充電。  
  石大爺並沒有滿足於現在的成果,而是希望將他的“壓力發電器”廣泛應用到更多的領域,從而達到節約能源的目的。石大爺舉例說,如果將“壓力發電器”體積放大並埋在路上,過往的車輛碾壓後產生的電可以儲存在電容中,然後將這些電用於夜間路燈照明和信號燈電源等。  

  目前,國家知識產權局已經受理了石大爺的該項發明專利。
水底浮標發電機 用海浪起伏產生的壓力發電

在能源日益短缺的今天,如何充分的利用各種各樣大自然中現存的能量作為人類的可支配能源已經成為全球科學家共同研究的課題之一。

  日前,一家名為AWS Ocean Energy的英國公司就開發出了一種通過水底浮標來發電的裝置。這款發電機利用海浪的起伏所產生的不同壓力來發電。眾所周知,水壓的大小跟水深是成正比變化的,那麼當海浪昇高時,水壓就會增大,從而壓迫水底的浮標,而當海浪降低時,水壓又會減小。而這款發電機正是利用了這種水壓的往復變化來達到產生能源的目的。更何況,在海面上,這種運動在時刻發生而且永不停息,所以對人類而言,可以說是絕對的可循環清潔能源。

  據公司管理人員透露『在半平方公裡的河床范圍內放置100個這樣的浮標發電機可以供給一個擁有55,000人的小鎮的用電量』。該公司將於明年在蘇格蘭海域投放5個浮標用於測試,如果效果理想,將會很快在英國范圍內大量普及。


http://tech.big5.enorth.com.cn/system/2007/06/19/001726053.shtml
中國「人造太陽」獲突破 功率達全球發電率2倍

2016-03-15]

【文匯網訊】據觀察者網報道,從渴望飛翔到造出飛機,人類走過了至少數千年;從愛因斯坦的預言到引力波被真切探測到,人類走過了整整百年。「當我們在討論『十三五』規劃綱要草案的時候,潛心研究的中外科學家們正在為一個偉大夢想——『人造太陽』執著耕耘。據相關資料,這場『追夢旅程』從上世紀50年代開始已經進行了半個多世紀,真正投入商用、變成每家每戶可以用的電,可能至少還需要幾十年。」全國人大代表、中國工程物理研究院研究員許建南14日接受新華社記者專訪時說。

在地球上造個太陽?當然不是!

「『人造太陽』指通過可控熱核聚變的方式給人類帶來幾乎無限的清潔能源。」許建南說。

太陽的光和熱,來源於氫的兩個同胞兄弟——同位素氘和氚,在聚變成一個氦原子的過程中釋放出的能量。「人造太陽」就是「模仿」這一過程。

目前,人類核電站有序利用的核能都是核裂變過程——由較重的原子核裂變成較輕的原子核,從中獲得釋放的能量。單位質量釋放的能量輕核聚變比重核裂變要大數倍。

「有專家考證:如果不是最早,起碼較早提出『人造太陽』解決人類能源問題的是一位蘇聯年輕少尉。這個高中學歷的『大男孩』在1950年提出這個『空想』時,蘇聯科學家們沒有笑話他,而是科學審慎分析了它在理論和實踐中的可行性。歷史證明,很多改變世界的偉大科學發現科技進步,源自勇敢的『空想』、睿智的呵護和執著的追求。」許建南說。

科學家們做了哪些科學探索?

聚變能源,是人類夢寐以求的安全經濟高效持久能源。

全球科學家們研究實現可控熱核聚變的路徑主要有兩種:磁約束聚變和慣性約束聚變。前者,又稱托卡馬克,通過強磁場較長時間約束高溫稀薄等離子體使之發生聚變反應。例如,目前全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一的「國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃」。後者則利用多種高能量驅動方式形成高溫高壓環境,使氘氚靶丸實現熱核聚變點火和燃燒,從而釋放出巨大的能量。

氘和氚是取之不盡的能源。海洋中大概蘊藏了40萬億噸氘,理論上如果全部用於聚變反應,釋放的能量足夠人類使用幾百億年。

「它難以比擬的優勢是:安全、清潔、高效和資源充足。」許建南說。

中國科學家參與、貢獻幾何?

磁約束聚變和慣性約束聚變兩種技術路徑,中國科學家都有深度參與和不菲貢獻。

美、法等國20世紀80年代發起ITER計劃,中國後來成為參與國之一。中科院合肥物質科學研究院和位於成都的西南物理研究院是主要承擔單位。

中科院合肥物質科學研究院等離子體所承擔的大科學工程「人造太陽」實驗裝置EAST在今年1月底的實驗中,成功實現了電子溫度超過5000萬度、持續時間達102秒的超高溫長脈衝等離子體放電。這是國際托卡馬克實驗裝置在電子溫度達到5000萬度時,持續時間最長的等離子體放電,是重要的階段性研究進展。

「祝賀中科院研究人員取得的突破。中物院也是『人造太陽』的追夢勁旅。慣性約束聚變研究由我國著名科學家、曾擔任我院副院長的王淦昌先生在上世紀60年代,與國外科學家同期獨立提出。我國氫彈元勳、國家最高科技獎獲得者於敏先生也是慣性約束聚變技術路線的倡導者。」許建南說。

過去幾十年裡,中物院和上海光機所等單位不斷衝擊世界先進,逐步建立了獨立自主的慣性約束聚變研究體系,建成神光I、II和Ⅲ激光驅動裝置,聚龍一號電磁驅動大型科學實驗裝置。許建南說,其中,聚龍一號輸出電流達到800至1000萬安培,電流脈衝上升時間小於千萬分之一秒,瞬間功率超過20萬億瓦,相當於全球平均發電功率的2倍。

2015年在北京舉行的首屆國防科技工業軍民融合發展成果展上,聚龍一號作為「未來理想能源——『瓶中的太陽』」首度亮相,讓公眾瞭解到軍事應用為牽引研製的大型科學實驗裝置如何在民用領域發揮作用。

「人造太陽」距離商用還有多遠?

中外科學家在聚變裝置科學實驗和工程技術上取得了重要階段性成果。有專家預計,聚變能商業化有可能在約30年後實現。

「人造太陽」,科學家百年「追夢旅程」。期待「人造太陽」早日持續安全地「普照大地」。



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