人类开发和利用的新型能源有哪些
『壹』 你知道科学家正在探索开发的新能源有哪些查阅资料了解目前人们利用新能源的状况。
研究人员正研究如何模仿树叶的光合作用来将水分解成氢和氧,从而以此发电为地球提供能源。
科学家们希望能够模仿进化史上登峰造极的成就之一:树叶。(照片:格雷姆·罗伯逊)
树叶是进化史上登峰造极的成就之一,可谓是一个小型的绿色电站兼有机食品加工厂,是地球上所有生物的能量来源。
目前,开发新一代清洁能源的科学家们正在着力解决如何复制并最终改进谦谦树叶的问题。光合作用是植物利用阳光将水及二氧化碳转化为糖类有机物的过程,其中所涉及的错综复杂的化学反应过程是地球上最高效的太阳能转换过程。研究人员认为,模仿这一过程的部分可能就是实现清洁能源取之不断的关键。
太阳光尚未开发的利用潜力非常巨大。阳光照射地球一小时的能量就能满足人类一整年所有活动的能源需求。哪怕只是能利用其中的一小部分,将其转化成电力或可使用的燃料,也就能满足世界日益增长的能源需求(预计至2050年将增加一倍),而且对全球气候不会造成进一步的危害。
大多数太阳能电力系统直接利用硅片发电。但是,尽管其成本正在降低,在许多情况下,与煤、石油及天然气之类的矿物燃料相比,仍过于昂贵。科学家们正热衷于开发更高效、更便宜的替代能源。
在伦敦帝国学院(imperialcollegelondon),研究人员开始了一项预算达100万英镑的科研课题,旨在研究然后最终模仿光合作用。该科研课题的一个分项目是“人工叶”,研究树叶究竟是如何利用太阳光来制造出有益的物质分子。该课题小组随后计划建造一个人工系统,可以用相同的方法来制造氢及甲醇之类清洁燃料。然后,这些燃料就会被用于燃料电池用以发电,或直接向超净车辆提供动力。
世界各地都在加紧类似研究项目的步伐:美国即将批准一项每年预算为3500万美元的联邦研究经费,提供给致力于利用阳光制造燃料的研究项目。荷兰政府也为类似研究项目拨出4000万欧元的专用经费。
伦敦帝国学院生物学家、人工叶项目负责人詹姆斯·巴伯(jamesbarber)指出,如果人工光合作用系统能够利用所照射到阳光的10%,那么它们只需覆盖地球表面的0.16%,就可以满足全球每年20太瓦(terawatt,又称兆兆瓦)的能源消耗,这一数据是世界2030年需求的预测数据。与生物叶不同,人工叶可被放置在世界上干旱的沙漠地区,无需占用农田。
最终,巴伯希望能在树叶这大自然本身所固有的太阳能电池的基础上加以改善。“如果树叶可以做到,我们就能做到,甚至做得更好,”他说,“(但是)这并不意味着我们需完全按照树叶来设计建造人工叶。达芬奇曾试图设计羽毛可以上下摆动的飞行器。但最终人类建造出波音747及空中客车380,这些飞机与鸟完全不同,事实上,它们甚至飞得比鸟更好。”
光合作用的第一步就是利用阳光将水分解为氢和氧的化学反应。产生的氧气被释放到大气中,而氢则被用于合成植物所需的糖类及其他有机物分子。巴伯负责的人工叶项目其目的是找到一个有效地模拟水分解反应的方式,来创建一个取之不尽用之不竭而且清洁环保的氢来源。与正常的树叶不同,这些新的装置不会吸收大气中的二氧化碳。
氢气是一种清洁而又高能量的燃料,可用于燃料电池发电,或者与大气中(或从矿物燃料发电站所排放的)二氧化碳结合,制造甲醇,这种燃料可直接灌入汽车而无需对引擎做任何修改就可使用。巴伯说:“目前的挑战就是,利用阳光这种随处可得的能源,将氢从水中分解出来。”
麻省理工学院化学家丹·诺塞拉(dannocera)计算过,在家用方面,每天只需使用人工叶将几公升的水分解为氢和氧,就足以供应整个家庭一天的能源需求。
科学家们已可以通过分解水来生产氢,但目前的水分解技术成本昂贵,而且需使用有害的化学品,运作环境也需要得到严格控制。人工叶项目的关键部分就是开发由廉价原料制成的催化剂,可以在日常环境中用来分解水。
英国能源研究中心(ukenergyresearchcentre)执行董事约翰·劳赫德(johnloughhead)非常看好人工叶这一设想的前景,因为“我们知道植物早就进化出这一功能,而且我们知道,从根本上说,在大规模推广利用方面来说,这是可行的。”
他补充说:“归根结底,我们所能得到的唯一可持续的能源形式就是太阳。从战略角度看,你不得不承认这似乎颇为有趣,因为我们知道,我们始于一个完全可行的基础。”
伦敦帝国学院化学家詹姆斯·达兰特(jamesrrant)领导的巴伯的一些同事,最近开发出一种由锈制成的可完成部分水分解反应的催化剂。到目前为止,这个水分解过程不是很有效,因此达兰特的研究小组正在尝试,通过精心处理锈表面来改进水分解过程。“我们正在尝试通过在氧化铁表面上添加少量钴催化剂,希望能增加其有效性。”
新能源汽车英语介绍诺塞拉也正在从事于开发一种由钴及磷制成的可在室温下分解水的催化剂。去年在《科学》杂志上,他发表了其初步研究结果,那时他曾指出,有效的水分解技术将会是储存太阳能的一种非常有用的方法,而储存太阳能对任何想要大量使用太阳能的人来说,都是一个关键问题。在白天,一片人工叶可以利用阳光进行水分解,而在夜晚,储存的氢将按照即时需求而用以发电。氢之类的化学燃料每单位质量所储存的能量甚至可以比最先进的电池都要多。
达兰特和诺塞拉各自正在开发的催化剂都还需好多年才能真正成为商业化产品。
『贰』 人类已经开发利用的海洋资源和能源有哪些
海洋约占地球表面积的71%,面积为3.62亿平方公里。宽阔的海洋蕴藏着生物、矿版物、化学、能源等权多种资源,它是人类未来赖以生存和发展的资源宝库。~ 生物资源是人类较早开发的海洋资源。据统计,全球海洋里的鱼类多达2万余种,还有牡蝠、蜡子、扇贝、乌贼、章鱼等贝类,以及鲸鱼、海~豚、海豹、海象等海兽。海洋生物还包括各种藻类,尤其是具有较高经济价值的绿藻、褐藻和红藻。这些海洋生物为人类提供了丰富的蛋白~质,以及药用和工业原料。 建立大规模的海洋农牧场,是人类开发海洋生物资源的一个重要方向。据估计,1万平方米海洋人工养殖场的产量,将超过同样面积陆地种植产量的10。倍。利用海洋生物工程技术,还可大幅度提高海洋农牧场产品的产量与质量。日本的“海洋牧场计划”,准备利用所有的河日、海湾建立由电脑控制的孵化场、养殖场、中间培育场和鱼场。海洋生物学将通过海洋生物生态、遗传特性,以及与海洋环境关系等一系列研究,揭示海洋生物生长发育的最佳环境条件,使人类能更加合理地长期利用海洋生物资源。海洋的矿产资源也极为丰富。海底石油和天然气是最重要的海洋矿产,其储量估计占地球池气总储量的三分之一......
『叁』 人们正在开发和利用的新能源有什么
1.煤、天然来气、石油等能源日自益短缺,开发新能源有利于社会的可持续发展
2.煤、天然气、石油等矿物燃料燃烧会释放出大量有害气体,不利于人类健康和地球环境
新能源包括太阳能、风能、水能等能源
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『肆』 人类正在开发和利用的新能源有那几种
核能,风能,太阳能,生物能
『伍』 人类开发的新能源有哪些
太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式
广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。
利用太阳能的方法主要有:太阳电能池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。
太阳能可分为2种:
1.太阳能光伏 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源,较复杂的光伏系统可为房屋照明,并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状,而组件又可连接,以产生更多电力。近年,天台及建筑物表面均会使用光伏板组件,甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分,这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。
2.太阳热能 现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。
核能
核能是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2;,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。核能的释放主要有三种形式:
A.核裂变能
所谓核裂变能是通过一些重原子核(如铀-235、铀-238、钚-239等)的裂变释放出的能量
B.核聚变能
由两个或两个以上氢原子核(如氢的同位素—氘和氚)结合成一个较重的原子核,同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应,其释放出的能量称为核聚变能。
C.核衰变
核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式,因其能量释放缓慢而难以加以利用
核能的利用存在的主要问题:
(1)资源利用率低
(2)反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素,其最终处理技术尚未完全解决
(3)反应堆的安全问题尚需不断监控及改进
(4)核不扩散要求的约束,即核电站反应堆中生成的钚-239受控制
(5)核电建设投资费用仍然比常规能源发电高,投资风险较大
海洋能
海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点,是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。
波浪发电,据科学家推算,地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。目前,海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。我国在也对波浪发电进行研究和试验,并制成了供航标灯使用的发电装置。
潮汐发电,据世界动力会议估计,到2020年,全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站,发电能力24万千瓦,已经工作了30多年。我国在浙江省建造了江厦潮汐电站,总容量达到3000千瓦。
风能
风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比,具有明显的优势,它蕴藏量大,是水能的10倍,分布广泛,永不枯竭,对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。
风力发电,是当代人利用风能最常见的形式,自19世纪末,丹麦研制成风力发电机以来,人们认识到石油等能源会枯竭,才重视风能的发展。
1977年,联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米,每个浆叶长40米,重18吨,用玻璃钢制成。到1994年,全世界的风力发电机装机容量已达到300万千瓦左右,每年发电约50亿千瓦时。
生物质能
生物质能来源于生物质,也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式,它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富,而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍,但目前的利用率不到3%。
地热能
地球内部热源可来自重力分异、潮汐磨擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。我国地热资源丰富,分布广泛,已有5500处地热点,地热田45个,地热资源总量约320万兆瓦。
氢能
在众多新能源中,氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出,将成为21世纪的理想能源。氢能可以作飞机、汽车的燃料,可以用作推动火箭动力。
海洋渗透能
如果有两种盐溶液,一种溶液中盐的浓度高,一种溶液的浓度低,那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后,会产生渗透压,水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水,而海洋中存在的是咸水,两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口,淡水的水压比海水的水压高,如果在入海口放置一个涡轮发电机,淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。
海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源,它既不产生垃圾,也没有二氧化碳的排放,更不依赖天气的状况,可以说是取之不尽,用之不竭。而在盐分浓度更大的水域里,渗透发电厂的发电效能会更好,比如地中海、死海、我国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。当然发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计,利用海洋渗透能发电,全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。
『陆』 人类首先开发五种新能源 是什么
在不断持续的能源紧张与日益加大的环境压力下,越来越多的人把目光投向石油、天然气、煤以外的新能源。据能源专家估计,太阳能、风能、地热能、波浪能和氢能这5种新能源,在今后将肯定会优先获得开发利用。
『柒』 新型能源有哪些
我知道的有
1 核能,目前的技术比较成熟,多为利用核裂变产生,不过理论上回说核聚变产生能量更多不过答不好控制,优点就是产生能量多,1千克铀完全裂变产生能量相当好几辆大卡车的煤所能产生的
2 H能源,这种能源发热量大,而且完全燃烧产物为水,对环境完全没有影响,但是无法高效获得很多的氢单质
3 生物能,技术不成熟,前景广阔
4 风能,不污染环境,但是受天气影响因素较大
5 潮汐能,和风能差不多,不是随时都有的
6 乙醇,现在正在迅速发展中
我能想到就这些了
有用的话,给个好评吧O(∩_∩)O~
『捌』 人类的能源主要有哪些。这些能源的开发利用前景如何。对环境影响如何
人类的能源可以分为非可再生能源和可再生能源,非可再生能源主要为矿产类能源专,可属再生能源主要为一些新型能源。如常规能源的煤、石油、天然气都为矿产类的非可再生能源,核能为新型能源,但仍属于非可再生的,而新型能源有生物能、太阳能、风能、潮汐能、地热能等,甚至现在还有等开发利用的可燃冰等。常规能源当中的煤、石油、天然气大致还有几百年的利用时间,核能在人们的利用比例当中呈现上升趋势,但是去年的日本大地震也对核能的安全性敲响了警钟,这些能源都会对环境造成一定的破坏和影响,太阳能、风能、地热能作为新型的洁净能源在一些适合的地区正在大力发展,而更新型的可燃冰还处于理论阶段。
『玖』 人类正在开发和利用的新能源有那几种
核能,风能,太阳能,生物能
『拾』 人类已经开发和利用了哪些新型资源
资源?题目太大抄了,我们先从最紧迫的新能源说起吧。
太阳能、核裂变能、风能、潮汐能、可然冰、生物质能这些能源正在投入或即将投入使用,以替代日渐枯竭石油资源。但这些能源可利用的总量有限,不能满足今后社会发展需求。
最有希望替代石油的能源是受控核聚变和地热能。两种资源都是取之不尽用之不竭的。但这两种能源开发的技术难度高,特别是受控核聚变,科学家估计还要40年才能实现。
所以最现实的大宗能源就只有地热能。
大家知道,地球上的物质包含了化学元素周期表里的所有元素。较重的元素远在地核内,其中有大量的放射性物质在不停的蜕变并放出巨大的能量,使地核内部的温度达到6000°C。