小说涯

能源危机中的希望（第1页）

能源危机中的希望

能源危机是当今世界普遍存在的问题，当今世界人口从1900年的16亿增加到目前约60亿，净增加了约2倍多，而能源消费据统计却增加了16倍多。人类使用的能源主要来自于石油、煤和天然气。按照目前的消耗水平估算，21世纪初人类将面临能源危机的威胁。

与此同时，由于大量使用碳氢化石燃料，环境污染日益严重。光化学烟雾、酸雨等公害接踵而至，生态平衡惨遭破坏，危机红灯频繁闪烁，传统的能源体系已难以适应人类生存发展的需要，加紧开发低污染乃至无污染的绿色新能源已迫在眉睫，目前这已成为各国的重要任务，在完成这一任务的过程中，化学将发挥巨大的作用。

在能源危机面前，经过科学家们的不懈努力，曙光初露，新能源技术的发展方兴未艾，引人瞩目。太阳能和氢能等新能源的竞相开发利用，为人类的生存展示了充满希望的美好前景。

为了解决能源危机，各国都把目光放到了太阳能上。

我们都知道地球是太阳系的一员，正是太阳给了地球光和热，如果没有太阳，恐怕地球就不会有生命了。太阳称得上是我们地球上生命的母亲了。其实太阳是一个硕大无比的热源火球。虽然太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3。75×1026瓦）的22亿分之一，然而一年内“恩赐”给地球的能量，相当于地球上石油蕴藏能量的100倍以上。全世界一年的总能耗量，对于太阳来说只是30分钟的“举手之劳”。据科学家估计，太阳的寿命至少还有100多亿年，因此，对人类来说，太阳是一个取之不尽，用之不竭的能源宝库。

在新能源开发中，利用太阳能电池作能量转换器把太阳光直接转换为电能，以其结构简单、无噪声、无振动、无污染的优点而引人瞩目。因此，太阳能电池的研究得到世界各国的普遍重视。

如今太阳能电池已经进入了实用阶段，家用太阳能热水器就是利用太阳能电池发电来获取热量的。在研究开发太阳能电池过程中，寻找合适的半导体材料是关键。目前使用的太阳能电池主要有单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池等。这些太阳能电池常被作为手表、收音机、灯塔、边防哨所的电源，还用于汽车、飞机、人造卫星和飞船上的电源。

世界上第一台实用型的单晶硅电池是1954年在美国贝尔实验室诞生的，由于这种电池性能稳定、寿命长、体积小、重量轻，很适合作航天器上的电源。1958年，美国的“先锋1号”人造卫星首先使用了硅电池，使人造卫星电源可以安全工作达20年之久，从而取代了只能连续工作几天的化学电池，为航天事业的发展提供了一种重要的能源动力。迄今，美国发射的近千颗人造卫星中，有95％都采用硅电池。我国在1971年发射的第二颗人造卫星“实践1号”上开始使用硅电池。

单晶硅的生产工艺复杂、耗能多、成本高。多晶硅电池的效率虽然较差，但比单晶硅易于制造。上述两种材料都有一定的局限性，不利于大规模付诸实用。因此，各国又把希望转向比较廉价的非晶硅薄膜材料（制造成本仅为单晶硅的1／100左右）。

1976年用非晶硅薄膜技术制备的太阳能电池的问世，曾被视为电子工业的一大奇迹，它为太阳能电池制造成本的大幅度下降开辟了一条希望之路，但美中不足的是光电转换效率较低。但据报道，经过科学家的不懈努力，到1991年时，非晶硅的光电转换效率已由最初的4％提高到了12％。专家们预测，转换效率为15％以上的大面积、大功率非晶硅电池的开发，将成为太阳能电池的主流材料。

近年来，太阳能电池的开发应用正逐步走向产业化、商业化。随着太阳能自行车、汽车、游艇、飞机的相继面世，人们越来越相信有可能成为化石燃料的重要替代能源而雄踞于陆、水、空运事业中。

人们还尝试用太阳能电池来建设发电厂，实现大规模发电。1996年，在日本冲绳县的宫古岛上，输出功率为750千瓦的太阳能电池发电厂正式投入运行。为此，1996年前后，佳能、三洋、松下等公司相继推出了一体化太阳能电池薄膜住宅屋面材料，其中，松下公司产品的光电转换效率已达到15．2％。日本通产省计划以高效率，低成本为目标，争取在21世纪使太阳能电池发电成本与常规发电成本相当。目前，世界上最大的硅太阳太阳能汽车是节能科技的典范能电池发电厂坐落在美国加利福尼亚州，它将100多万个硅电池安装于108个帆板阵列上，自动跟踪太阳，最大发电容量达1000千瓦。

太阳能电池的应用常常会受到地域和气候限制。虽然太阳“恩赐”给地球的总能量是惊人的，但能量密度比较稀薄，即便在炎炎夏日也仅为每平方米1千瓦，因此，遇到夜间、雨天等恶劣环境，太阳能电池便束手无策了。为了解决这一难题，通常是未雨绸缪，将白天多余的电量储存于蓄电池中备用。

1983年，美国提出了一项大胆的计划，要在距地球3。58万千米的同步轨道上，建立一个重以万吨的巨型同步卫星太阳能电站。这个太空电站上面设有永远朝着太阳最强光的太阳能电池阵列，将太阳能转变成电能，再用微波发生器将电能转变成微波，然后以集束形式把微波发射到地面接收站，最后由地面接收站再把微波转换成电能。

据计算，一座8000万千瓦的太空电站的太阳能电池阵列面积就有64平方千米，要装配几百亿个电池片，把微波发往地球的天线也要有2。6平方千米。地面上还要装有一个92。1平方千米的巨大接收整流天线。这真是一个浩大的跨世纪系统工程!

随着相关高新技术的发展，太阳能的开发利用将日臻完善。例如，以超导材料制成大容量太阳能蓄电装置，实现长时间、无损耗地大量贮能等。21世纪将是太阳能大显身手的新时代。

除了太阳能以外，另一种清洁能源——氢能也备受政府门和工厂企业的关注，科学家对氢能也非常感兴趣。

很久以前，法国科幻作家凡尔纳曾说：“总有一天水会被用作燃料。”当时，人们并不相信他的话。然而，随着时间的推移，科技的进步，凡尔纳的科学预言已经有希望变成现实了。

人类可以大规模地用水制氢，让氢能提供无穷无尽的光和热。

在众多的新能源中，氢能以其重量轻、热值高、无污染、应用广等优势而“独占鳌头”。人类在氢能的研究应用领域不断取得的成功，为21世纪的世界能源描绘出了一幅诱人的前景。