獲取能源有新法

□

在全球能源供應(yīng)日益緊張的情況下，世界各國(guó)競(jìng)相探索獲取能源的新途徑。

用尾氣熱量發(fā)電的新汽車(chē)引擎

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出一般占燃燒總熱量的25%～42%，剩余的以廢熱形式從冷卻水和尾氣中排出。這不但是一種能量的浪費(fèi)，而且也會(huì)造成大氣熱污染。假如能夠變廢為寶,將尾氣中的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌衫玫哪芰啃问?，就可以有效提高能源的使用效率，在?jié)約能源的同時(shí)減少了尾氣污染。隨著能源價(jià)格的上漲，如何利用汽車(chē)尾氣中的能量，得到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，國(guó)外多家機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行研究。

汽車(chē)尾氣的能量利用主要分為熱電式、內(nèi)燃機(jī)式和制冷式3種方式，但大都處于理論研究階段，離商業(yè)化應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。

美國(guó)普度大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出的一個(gè)新系統(tǒng)，能夠收集汽車(chē)排氣口排出的尾氣熱量，以便產(chǎn)生電能和降低車(chē)輛的燃油消耗。這種利用溫差發(fā)電的新型熱電發(fā)電器由普度大學(xué)和通用汽車(chē)公司共同合作研制，可產(chǎn)生給電池充電和供給車(chē)輛電路所需要的電流，轉(zhuǎn)而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的工作量，節(jié)約汽車(chē)燃油。

普度大學(xué)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)是作為車(chē)輛催化轉(zhuǎn)化器背后的排氣系統(tǒng)的一部分安裝的，它從汽車(chē)排放的700℃的廢氣中獲取能量。目前的熱電技術(shù)還不能承受催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)的溫度，里面氣體的溫度約為1000℃。因此，研究小組正致力于熱電發(fā)電器的改進(jìn)，以使其能夠承受如此之高的溫度，從而節(jié)省更多的燃料。最大的挑戰(zhàn)之一是尋找合適的熱電材料，熱電材料必須滿足耐高溫以及導(dǎo)熱性差兩個(gè)條件。

通用汽車(chē)的研究人員目前正在使用一個(gè)名叫方鈷礦的熱電材料來(lái)制造發(fā)動(dòng)機(jī)的樣機(jī)，這種材料用鈷、砷化物、鎳或鐵制成。關(guān)鍵是多制式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，即如何優(yōu)化每一個(gè)環(huán)節(jié)以便從廢氣中得到盡可能多的熱量。

德國(guó)寶馬公司正在開(kāi)發(fā)一款內(nèi)置蒸汽機(jī)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，利用汽車(chē)尾氣中的熱量形成閉路朗肯循環(huán)為汽車(chē)提供動(dòng)力。

另外，還有多家公司試圖利用汽車(chē)尾氣中的熱量為汽車(chē)的制冷系統(tǒng)提供動(dòng)力。

收集人體熱量給建筑物加溫

密集的人群會(huì)造成氣溫上升，這已經(jīng)不是什么秘密。但是人體產(chǎn)生的熱量可能是一種尚未開(kāi)發(fā)能源的主要來(lái)源，卻并不為很多人所知。

受到每天經(jīng)過(guò)斯德哥爾摩中央車(chē)站成群結(jié)隊(duì)旅客的啟發(fā)，瑞典Jernhusen公司研究人員找到一種方法，利用25萬(wàn)人行走時(shí)產(chǎn)生的能量，加熱大街對(duì)面的一座辦公大樓，從而使得該建筑物的能量費(fèi)用減少25%。

“人體的溫度雖然不高，但是他們從事頻繁的活動(dòng)，因此會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，我們?yōu)槭裁床荒芗右岳媚?？既然有這種熱量的存在，如果不收集使用，那么它將被白白地浪費(fèi)掉。”克拉斯·約翰森指出。他是Jernhusen房地產(chǎn)公司環(huán)保部門(mén)的負(fù)責(zé)人，該系統(tǒng)的研發(fā)者之一。

早在2008年，約翰森就首次提出了這個(gè)想法，經(jīng)過(guò)努力現(xiàn)在終于結(jié)出碩果。他利用斯德哥爾摩中央火車(chē)站原有通風(fēng)口收集乘客人體產(chǎn)生的熱量，再用安裝在車(chē)站通風(fēng)系統(tǒng)的熱交換器將收集到的熱量轉(zhuǎn)換成熱水，然后用泵把熱水注入鄰近建筑物的供暖系統(tǒng)中，為其供暖，一年能節(jié)能1/4。

約翰森認(rèn)為，斯德哥爾摩中央火車(chē)站這種利用余熱給周邊大樓進(jìn)行供暖是現(xiàn)在國(guó)際上倡導(dǎo)的一種循環(huán)利用的理念。他希望能把中央火車(chē)站這種巧用“人氣”供暖的系統(tǒng)運(yùn)用到其他建筑物上，甚至有可能用它來(lái)加熱中央火車(chē)站本身。

從閃電中獲取能源

用氫氣發(fā)電燃燒干凈，只排出水蒸氣和熱量而沒(méi)有任何有害廢氣，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，是一種令人向往的替代能源，具有十分廣闊的發(fā)展前景。然而，使得這種發(fā)電方式難以運(yùn)用和推廣的關(guān)鍵是需要大量的能量來(lái)生產(chǎn)氫燃料?，F(xiàn)在，科技含金量極高的美國(guó)海德拉摩天大樓竟以一種可能是最了不起的辦法破解了這道難題。它從不需要成本的雷電中獲取能源、把水分子粉碎成氫氣和氧氣。摩天大樓的設(shè)計(jì)富有創(chuàng)意，頂部的尖塔形狀蜿蜒曲折，酷似一只水螅，外殼用石墨烯和一種超級(jí)碳材料制成，這種超級(jí)碳材料的硬度是鋼的200倍，具有極好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能。

雷電災(zāi)害系遭受直擊雷、感應(yīng)雷和雷電波侵入而造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。在聯(lián)合國(guó)公布的最嚴(yán)重的10大自然災(zāi)害中，雷電災(zāi)害被稱(chēng)之為“電子時(shí)代的一大公害”。然而科技人員卻通過(guò)海德拉摩天大樓駕馭雷電，變害為寶，為人類(lèi)造福。在閃電攻擊時(shí)，塔尖的超導(dǎo)電石墨烯外殼能直接從閃電中把難以置信的大量能量引到大樓底部一排排的電池里儲(chǔ)存起來(lái)，接著用這種電能通過(guò)電解作用把水分裂出氫氣，然后再用氫氣發(fā)電，為生產(chǎn)和生活提供源源不斷的能量。

水下“風(fēng)箏”渦輪機(jī)從海浪獲取能源

海浪發(fā)電機(jī)通常設(shè)計(jì)成海蛇形狀，罝于滾滾波濤之上，聚集海浪動(dòng)能并將其轉(zhuǎn)化為電能。但是瑞典Minesto可再生能源公司另辟蹊徑，把風(fēng)能和海浪發(fā)電巧妙結(jié)合，設(shè)計(jì)出富有創(chuàng)意的水下“風(fēng)箏”渦輪機(jī)。其中每個(gè)水下“風(fēng)箏”跨度8～14米，附加到渦輪的下腹部?！帮L(fēng)箏”拴在海底，可以隨著潮水的運(yùn)動(dòng)“飛”起來(lái)。

和潮汐渦輪機(jī)的原理一樣，“風(fēng)箏”渦輪機(jī)的葉片也由經(jīng)過(guò)的潮汐轉(zhuǎn)動(dòng)。然而“風(fēng)箏”俯沖的動(dòng)作卻能使通過(guò)渦輪的流水速度提高10倍，類(lèi)似于帆船聚集航行速度時(shí)所采用的風(fēng)切法。此外，“風(fēng)箏”保持中性浮力，因此不會(huì)隨著潮流轉(zhuǎn)彎而下沉，而且渦輪口還可以防止魚(yú)類(lèi)進(jìn)入。

“風(fēng)箏”可以在每秒1～2.5米的流速中工作，而第一代的設(shè)備需要超過(guò)每秒2.5米。根據(jù)不同的位置和大小，每個(gè)風(fēng)箏可發(fā)電150～800千瓦，部署在50～300米深的水域。

英國(guó)正致力于實(shí)現(xiàn)其更加雄心勃勃的環(huán)保目標(biāo)。英國(guó)碳信托公司和北愛(ài)爾蘭投資局在未來(lái)的18個(gè)月里將撥款56..4萬(wàn)美元資助這項(xiàng)新技術(shù)的測(cè)試。在海洋能源利用上，人類(lèi)面臨著許多挑戰(zhàn)，尤其是經(jīng)濟(jì)成本。兩個(gè)裝機(jī)總?cè)萘繛?兆瓦的風(fēng)箏渦輪機(jī)成本可能超過(guò)300萬(wàn)美元。

河口能夠給世界提供13%的電力

美國(guó)斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究小組宣布，世界各地的河口可提供全球所需能源的13%。所謂河口，在地理上指的是河與大海相接的地方。研究人員認(rèn)為，淡水和海水匯合可作為一種可再生能源的“金礦”加以開(kāi)發(fā)。每當(dāng)河水?dāng)U散到含鹽的海水中時(shí)，溫度便會(huì)略有上升。從理論上講，可以從中獲取能量并用來(lái)發(fā)電。

正如英國(guó)皇家學(xué)會(huì)《化學(xué)家雜志》所報(bào)道的那樣，這個(gè)團(tuán)隊(duì)的研究人員開(kāi)發(fā)的新系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)二氧化錳納米棒制作的晶體結(jié)構(gòu)，用電池獲取能量。

從風(fēng)馳電掣的列車(chē)獲取風(fēng)能

在眾多的交通方式中，有軌運(yùn)輸屬于最為綠色環(huán)保的一種。如果它的基礎(chǔ)設(shè)施本身能夠發(fā)電的話，那更是錦上添花，可使效率得到提高。美國(guó)一家公司的兩位研究人員設(shè)計(jì)出使用壓電襯墊從運(yùn)行列車(chē)獲取能源的方案，并且已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種能夠從高速行駛的列車(chē)獲取風(fēng)能的裝置。這種裝置名叫T-Box，是一個(gè)電力發(fā)電機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求安裝在現(xiàn)有鐵路軌道之間的空間里。在1公里的軌道上，大約需要150個(gè)這樣的T-Box。

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，一列火車(chē)在以200公里的時(shí)速行駛時(shí)，可產(chǎn)生每秒15米的風(fēng)速。而T-Box能夠捕獲并利用這個(gè)風(fēng)速產(chǎn)生3500千瓦的電能。一列長(zhǎng)度為200米的火車(chē)如果以每小時(shí)300公里的速度行駛，那么在18秒內(nèi)跑上1公里，T-Box就能夠產(chǎn)生大約2.6千瓦時(shí)的電力。