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1、 现代新能源现在随着 经济的发展，能源的利用和开发成为衡量一个国家或地区的科技水平的标准。所以各个国家高度注重科学的使用能源，开源节流，开发新能源，节约现有能源，提高现有能源的利用，调整和优化原结构，降低燃煤在能源结构中的比例，节约汽油资源，加强科技投入，加快开发水电核电和新能源。由于能源问题得不到良好解决，而造成现在战征的突发和经济危机的出现。为了应对能源危机，满足不断增大的能源需求，目前人类正在探索的新能源有；核能、太阳能、海洋能、氢能、地热能、潮汐能、风能等。这些新能源的特点是资源丰富，有些可以再生，对环境没有污染或污染小。核 能1905 年 9 月，爱因斯坦创立狭义相对论，并在他的题为
2、“物质的惯性与他的能量有关吗？”的论文中，揭示了质量和能量的关系，提出著名的质能公式 E=MC2这就从理论上预言原子能内部蕴藏着巨大能量，能否开发和利用这些巨大能量？当时很多人抱有悲观的能量，甚至连大科学家们也认为“通过原子变换去探索能源，那简直是无稽之谈。 ”然而，人类的认识是不会停滞的，科学技术必然是不断发展的，1909 年 3 月，物理学家盖革和马斯顿进行著名的粒子散射实验，有些大科学家了解到了这次实验，他们则认为原子内部处在强电场的观点，探索粒子散射的内在原因，推断出原子由带负电的电子和带正电的电子核构成，并据此提出 1911 年的原子核结构，确立了“原子核”念；1913 年波尔以这些
3、科学家原子模型量子化原子模型；1919 年科学家有用天然放射的粒子来轰氢，这个实验发现了原子核的人工衰变，也证明原子核中有呈现中性的质子，也第一次用人工方法把一种元素转化成另一种元素，从而开辟了认为边个原子核的途径。人们又原子核的组成进行探究，1902 年科学家在英国皇家学会的一次演讲中，大胆的提出了可能从在的一种中性粒子，其质量和粒子质量大体质量相等。此后，卡文迪许实验室用了 10 年寻求中性粒子，但却一无所获。1932 年 3 月 27 日NATURE刊登了物理学家查德崴克的一篇论文，通过实验得到了一种新粒子，此新粒子不带电荷，因此取名为“中子”,有此物理学家则提出了质子中子模型。1934
4、 年约里奥、居里夫人再用粒子轰击铝靶时，得到一种天然不存在的新放射性元素，这是历史上第一种人造的放射性同位素，这边引起科学界的“核力”念。在 1933-1939 年间的中子质子散射实验确定了合理的基本性质。约里奥、居里夫人的实验促使科学家们去揭示原子核的奥秘，1934 年费米等用中子照射轴，企图使轴核俘获中子，在经过粒子的衰变得到原子序数为 93 或更高的超轴元素，在实验室中，他们偶尔发现经过快慢化得中子反而比快中子更好的引起反应。在 1933 年 9月居里夫人的女儿伊莉芙、居里和萨维奇合作，应用放射化学方法分析中子轰击轴的产物，发现其中有一个半衰期为 3.5h 的放射性的元素，其化学性质与元
5、素镧相近，但镧的原子序数为 57，恰在周期中间，绝不会是“超轴”的元素，伊伦居里的实验结果引起了德国的奥托、哈恩的注意，他与斯特拉斯曼重做了一系列试验后提出：所謂镭和锕实际是原子质量远小于他们的镧和钡如何解释这种现象？他们认为只有假设原子核分裂成两个或两个以上的碎块，才能给予解释，这种分裂过程称为“核裂变” ；1939 年贝尔在原子核液滴模型和统计的理论基础上，系统的研究了原子核裂变的过程，奠定了核裂变理论的基础，掌握了核裂变和核能的释放。约里奥、居里夫人、费米、西拉德都证实了在铀和分裂试产生 2-3 个中子，同时释放大量的能量，这就在理论上得到了链式反应是能够发生的。原子的人工衰变、热中子核
6、反应、重核反应、链式反应等重大发现，却首先转向战争服务。此时正值二战时期，由于核裂变首先被德国发现，因此德国首先核武器的研究，消息泄露之后。1942 年8 月美国开始实验以研究原子核为内容的“曼哈顿计划” 。1942 年12 月，在费米、西拉德、奥本海默、弗兰克等众多科学家共同协作下，在美国芝加哥大学建立了世界上第一座核反应堆，首先实现了人工控制核链式反应。1945 年 7 月 16 日，美国在新墨西哥湾爆炸了世界上第一颗原子弹，从此开始了核武器使用的国际竞争。在和平利用原子能方面，核电的建立是其中的一个重要标志，1954 年 6 月，前苏联建成了：第一个原子能发电站，首先突破了核能源实际有效
7、利用的新技术；1956 年英国建成了第一座天然铀石墨冷气发电互换两用堆；1957 年 12 月美国也建成实验性压水堆核电站。20 世纪 50 年代，各国核发电站的发展基本上是有可能性；60 年代以后，核电站进入了实用阶段。以上几种堆型技术越来越成熟，优越性也热已显露出来，其中清水堆是目前世界占首位的堆型，装容量约占全部核电站容量的 80%，到了 70 年代，其中单堆功率以从前第一代的 20 万千瓦左右提高到了 130 万千瓦左右。发电效率有了很大提高，平均燃料、发电成本一比普通发电站低，核电站可利用率以同现代最新的发电站相当。目前，世界上最大激光输出功率达到 100 亿瓦，足以“点燃”核聚变，
8、除激光外利用超高额微波加热法，也可达到新“点火”温度。世界上不少的国家都在积极研究受控热核反应。我国自行设计和研究的受控核聚变实验装置“中国环流器一号”,已在四川省乐山地区建成，并与 1984 年 9 月顺利启动，它标志我国研究受控核裂变的实验手段又有了新的发展和提高，并将为人类探究新能源事业做贡献，美中两位科学家分别于 1993 年和 1994 年在这个领域的研究和实验中取得新成果。目前，美、英、俄、德、法、日等国都在竞相开展核聚变电场，科学家们估计，到 2050 年以后，核聚变发电厂才有可能投入商业运行。核聚变反应燃料是氢的同素氕、氘、氚及惰性气体 3He，氕，氘， 氚在 地球含量极高，据
9、测，每 1L 海水可产生的能量相当于300L 汽油的能量，一座 100 万千瓦的核聚变电站，每年耗氘 量只需 304Kg。氘 的发热量相当于煤的 200 万倍， 天然从在于海水中的氘有45 亿吨，把海水通过核聚变转化为能源，按目前世界能源消耗水平，可供人们用上亿年，氕是核聚变实现纯氘反应的过渡性辅助“燃料”世界上的氕足够用 12 万年，我国将塘高原矿占世界的一半。可科学家们发现，以 3He 为燃料的核聚变反应比氢、氚聚变更清洁、效益更高，而且放射性更低，氚不同的是 3He 是一种惰性气体，操作安全，获得诺贝尔奖金的科学家伯格，美国总统军备控制顾问保罗，尼采 1991 年撰文说，没有其他能源像
10、3He 那样几乎无污染。二十一世纪，人类将在月球上开采地球上不从在的 3He 矿藏，用于代替氚，从而使世界各地建造实验性聚变反应可以攻破关键性难题，使其走上商用成可能。地球上不从在天然的 3He,作为核武器研究的副产品，美国每年大约生产 20 千克，月球上的矿中大约有100 万吨的 3He，其能量相当与地球上有史以来所开发矿物燃料的10 倍以上。日本比美国在 3He 巨变项目投资要多出 100 倍。1986 年起美国威斯康利州的麦迪逊成立了 3He 研究中心，只要月球运回二十五吨 3He 就满足美国大约一年的需求。目前全国每年的能源消耗大约 1000 万兆瓦时，联合国于 1900 年公布的数字
11、到2050 会名增至 3000 万兆瓦时，地球上不可能满足这么大的能源需求，则必须从月球上采取 1500 吨 3He。按上述开采量推算，月球上的 3He 至少可供地球使用 700 年，但木星和土星上的 3He 几乎取之不尽，用之不竭。综上所述可以看出，核聚变为人类拜托能源危机展现了良好的前景。太阳能生生不息的太阳能太阳表面温度高达 6000，内部不断进行核聚变反应，并且以辐射方式向宇宙发射出巨大的能量，据统计每三天太阳向地球放射的能量就相当于地球所有矿物质燃烧能量总合，太阳系已经从在了大约五十亿年。估计还回从在六十亿年以上，因此，对于人类来说，太阳能可谓取之不尽用之不竭。太阳能具有清洁使用方便
12、的优点，加之它“送货上门啊” ，既不用开采，也不要用输，所以太阳的开发和利用，已经引起各国政府和科技工作者的重视。光能转化光能转化即靠各种集热器把太阳能收集起来为人类服务。早期最广泛的太阳能应用是将水加热，现在全世界已有数百万个太阳能热水装置，太阳能热系统主要包括收集器、储存装着及循环管三部分。利用太阳能做冬天采暖装置，在许多寒冷地区已经使用多年，因为寒带地区气温甚低室内必须有暖气装置，若要节省化石能源的消耗，可设法利用太阳能。大多太阳能暖房使用人水系统，也有热空气系统的例子。太阳能暖房系统及室内有太阳能收集管、热存贮系统辅助能源系统及室内暖房风扇系统组成。太阳辐射经过收集器内的工作流体贮藏，
13、然后向房间供热。反射式太阳灶可获得更高的温度。我国上海市自造的太阳灶是其中一种，它的凹面镜直径为 1.6 米左右镜面用涂铝膜制成，可收可张，灵活轻便。目前世界上大的反射式太阳能高温炉建筑在法国的比利中斯山山坡上凹面聚光镜有 9 层楼房高，表面积约有 2500 平方米，输出功率 1000 千瓦，聚焦温度达 4000 摄氏度，可以用来进行高温理化试验和加工特殊材料，制造超纯物质河内高温材料。光电转化光电转化即将太阳能转化成太阳能，目前，太阳能用于发电机的途径有两个，一是热发电，就是先用聚热器把太阳能变成热能，在通过汽轮即将热能转变为电能。20 世纪 70 年代日本和法国先后建成了几十千瓦太阳能发电
14、装置，以及 80 年代美国在加利福尼亚建成的 10000 千瓦的实验太阳能热电站。都采用的是这种方法。二是光发电，就是利用太阳能电池的光电效应，将太阳能转化成为电能。太阳能电池主要使用半导体材料，较薄的 N 型半导体置于较厚 P 型半导体上，当光子装在该装置表面时,P 型和 N 型半导体的结合面有电子扩散生成电流，可利用上下两端金属导电电流引出利用。目前，太阳能电池的成本很高，要达到足够功率，需要相当大的面积的电池。1953 年，美国贝尔实验室研制出世界上第一个硅太阳电池，转化率为 0.5%，1994 年太阳能电池的转化率以提高到 17%。光化转化光化转化即先将太阳能转化成化学能，在转化成电等
15、其他能量，实现自身繁衍与生长。若能揭示光化转化的奥秘，便可实现人造叶绿素发电。目前，太阳能光化转化正在积极探索、研究中。以上诸类装置虽然各有特色，但有一个共同的缺点，那就是夜间和阴天都不能正常工作，因此，科学家正在设想建立卫星能电站，用宇宙火箭或航天飞船把建站部件送上太空进行组装，上面有两个巨大型太阳能电池板，banshang2 装有几十亿个硅太阳能电池板组成的光电池列阵，经阳光照射产生电流，然后转成微波送回地面。太空中没有昼夜交替，没有云层和尘埃，天空中太阳能电站可以不停地工作，源源不断的以稳定的功率向地面提供电能。到那时，太阳能的看法和利用将会进入一个新阶段。地热能地球上火山喷出的熔岩温度
16、高达 1200-1300 摄氏度，天然温度大多在 60 摄氏度以上，有的甚至高达 100140 摄氏度。这说明地球是一个庞大的热库，蕴藏巨大的能量，那么地球热量从何而来呢？地球可看作半径约为 6370 千米的实心球体。它的就像一个半熟的鸡蛋，主要分三层。地球外表相当于蛋壳，这部分叫“地壳”,它的厚度各处很不均一，由几千米到 70 千米不等。地壳的下面是“中间层”相当于鸡蛋白，也叫“地幔” ，它主要是由熔融状态的岩浆构成，厚度约为 2900 千米。地壳的内部相当于蛋黄的部分叫做“地核”，地核又分为外地核和内地核。地壳的每一层温度是很不相同的。以地表以下每下降 100 千米温度升高 3 摄氏度，在热带异常区，温度随深度增加而增加。我国华北平原某地一个钻井，钻到 1000 米时温度为 46.8 摄氏度；钻到2100 米时，温度升高到 84.5 摄氏度。另一钻井，深达 5000 米，井底温度为 180 摄氏度。根据各种资料推断，地壳底部和地幔上部温度约为 11001300 摄氏度，地核约为 2000-5000 摄氏度。地球内
