期末大型作業(yè)

1、一種新的能技術(shù)介紹及對(duì)于能發(fā)電技術(shù)的幾點(diǎn)思考加州理工學(xué)院的研究創(chuàng)造了一個(gè)新的技術(shù)，在一篇在十月三十日的Science Express上。這代表著對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)中散失能量的利用邁出了的第一步。正如所知，光是由許多波長(zhǎng)的光組成的。在傳統(tǒng)的能電池板上，硅原子在光的刺激下，原子最外層的電子吸收了這些波長(zhǎng)的光中的能量，使電子處于激發(fā)態(tài)。一旦激發(fā)的電子吸收足夠的能量并跳躍脫離硅原子，它們能獨(dú)立地通過導(dǎo)電材料產(chǎn)生電力。這被稱為光伏效應(yīng)一種發(fā)生在一個(gè)能電池板的光伏電池的現(xiàn)象。然而，雖然硅基光伏電池可以吸收光的波長(zhǎng)落在可見光譜以外更長(zhǎng)的波長(zhǎng)，如紅外光線。這些波長(zhǎng)的光通過硅是不會(huì)轉(zhuǎn)換為電能的在紅外線的情況下，他們通常

2、是不必要的熱損失。打個(gè)比方，硅僅吸收某些部分的頻譜，而對(duì)其他頻譜來(lái)說是透明的。如果把一個(gè)光伏模塊放在屋頂上接收照射，硅會(huì)吸收那部分的頻譜，從而使一些光轉(zhuǎn)化為電能。但它的其余部分會(huì)加熱屋頂?，F(xiàn)在，研究已經(jīng)找到法來(lái)吸收和利用這些紅外波，采用的不是硅，而是單純的金屬。他們已經(jīng)開發(fā)出新的技術(shù)是基于對(duì)一種被稱為等離子體的金屬結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象的觀察。等離子體振子等同于存在于金屬表面的金屬與空氣接觸的地方電子發(fā)出的協(xié)同波或漣波。而研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)金屬是在中制成微納米結(jié)構(gòu)，金屬的等離子的預(yù)定性質(zhì)這些能調(diào)諧到其他的波長(zhǎng)。通常的金屬如銀、銅或金，金屬中的電子的密度是固定的；它只是一個(gè)物質(zhì)的性質(zhì)，但在，已經(jīng)可以做到添加電子到

3、金屬原子的納米結(jié)構(gòu)中從而給它們充電。這樣做的時(shí)候，金屬的等離子體的頻率將發(fā)生變化。研究已經(jīng)證明，這些激發(fā)金屬表面會(huì)產(chǎn)生潛在影響與用一塊毛皮摩擦玻璃棒非常相似：你把電子存在在玻璃棒。把它們起來(lái)，或者建立一個(gè)靜電電荷，可作為放電器輕度放電，所以同樣的，并且令人興奮的是這些金屬納米結(jié)構(gòu)附近的構(gòu)，所產(chǎn)生的靜電勢(shì)是可以衡量的。電荷的金屬結(jié)這種靜電勢(shì)創(chuàng)造電能的第一步。如果能夠設(shè)計(jì)出法產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)電流，這可能是一個(gè)電源。他設(shè)想了一個(gè)能電池的使用等離子帶電體的效果，從而在有朝一日實(shí)現(xiàn)使用的光伏電池串聯(lián)利用可見光和紅外線光。雖然這樣的能電池仍在起步階段上，但現(xiàn)在新的技術(shù)甚至已被納入新型的檢測(cè)基于靜電勢(shì)的傳感器。在

4、我看來(lái)，像這樣的發(fā)明或發(fā)現(xiàn)，從技術(shù)的路徑上是不可的，但在任何時(shí)候你都可以展示一種創(chuàng)造了一個(gè)新的光傳感器的效果，你會(huì)發(fā)現(xiàn)幾乎都產(chǎn)生了某種新的產(chǎn)品。這項(xiàng)工作在一篇題為“金屬納米結(jié)構(gòu)中的等離子體電子的潛力?！钡谝蛔髡?MatthewT.謝，一個(gè)曾經(jīng)在加州理工學(xué)院的博士后學(xué)者；其他合作者包括M.，加州理研 獎(jiǎng)學(xué)金工學(xué)院應(yīng)用物理系的學(xué)生。曼，來(lái)自 FOM 原子和分子物理學(xué)究所。該研究是由共同資助的。能源部，荷蘭科學(xué)研究組織，以及國(guó)家科學(xué)以上是本人根據(jù)對(duì)該篇的理解的基礎(chǔ)上對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)的表述。以下是本人在閱讀了一些資料以后對(duì)新能源發(fā)電技術(shù)的一些學(xué)習(xí)心得和思考。先講述一下我為什么選擇能源與環(huán)境系統(tǒng)工程這個(gè)專業(yè)

5、。在大學(xué)之前，我學(xué)了不少物理學(xué)定理。能量守恒定理在我看來(lái)是最美妙的定理，沒有之一。這就是我選擇這個(gè)專業(yè)的原因。從初中剛開始接觸功和能量，心里就有一種很自然的想法能量從來(lái)不會(huì)增加或是減少，只是在不斷地或者散失。（后來(lái)證明這種想法是不完善的，因?yàn)橐槍?duì)封閉系統(tǒng)才能這么說）。所以，在我看來(lái)，其實(shí)地球上從來(lái)不缺少能量，問題的關(guān)鍵在于如何把分散地，低品質(zhì)的能量起來(lái)，從而開發(fā)出可利用的高品質(zhì)能源。對(duì)能來(lái)說尤其是如此。查表知能輻射到地球表面的平均功率為 1.71017W，所以每小時(shí)輻射到地球表面的能量 E=pt=1.71017W3600s=6.11020J。經(jīng)估算，相當(dāng)于 1.81010t 無(wú)煙煤燃燒的熱量

6、?？梢?，地球所接收的輻射能量是巨大的。但是，暫不考慮由于四季和緯度原因分布不均的情況輻射的能量分配到面積的地面上的能量依舊是較小的，造成較低的能量分布密度較小，大約為 100W/平方米。這是能在利用方面的一大問題。以前自己曾經(jīng)異想天開，想著發(fā)射一顆類似同步的裝置，使得在在外太空進(jìn)行光匯聚，使得對(duì)應(yīng)地球上某塊荒漠地區(qū)的陽(yáng)光匯集起來(lái)。當(dāng)然，這只是我作為一個(gè)小朋友時(shí)的天真想法，不過，能量分布密度較小確實(shí)是能發(fā)電的發(fā)展過程中的一個(gè)主要問題。能發(fā)電有兩大類型：一類是光發(fā)電，一類是熱發(fā)電。能光發(fā)電是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變成電能的一種發(fā)電方式。它包括光伏發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電四種形式，在光化學(xué)發(fā)

7、電中有電化學(xué)光伏電池、光電解電池和光催化電池。能熱發(fā)電是先將能轉(zhuǎn)化為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)化成電能，它有兩種轉(zhuǎn)化方式。一種是將熱能直接轉(zhuǎn)化成電能，如半導(dǎo)體或金屬材料的溫差發(fā)電，真空器件中的熱電子和熱電離子發(fā)電，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換，以及磁流體發(fā)電等。另式是將熱能通過熱機(jī)（如汽輪機(jī)）帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，與常規(guī)熱力發(fā)電類似，只不過是其熱能不是來(lái)自能。，而是來(lái)自在這一方面，硅、非晶態(tài)硅三種。單晶硅是如何提高能源轉(zhuǎn)化效率。能電池主要有單晶硅、多晶電池變換效率最高，已達(dá) 20%以上，但價(jià)格也最貴。非晶態(tài)硅電池變換效率最低，但價(jià)格最便宜，今后最有希望用于一般發(fā)電的將是這種電池。一旦它的大面積組件光電變換效率達(dá)到 10%，

8、每瓦發(fā)電設(shè)備價(jià)格降到 12時(shí)，便足以同其他的發(fā)電方式競(jìng)爭(zhēng)。例如上文中的所述，就是一種提高光電轉(zhuǎn)化效率的方法，主要是材料方面的技術(shù)方面的突破。在如波音公司開發(fā)的由砷化鎵半導(dǎo)體同銻化鎵半導(dǎo)體而成的電池，在瑞典隆德大學(xué)，科研新研發(fā)出一種可以實(shí)現(xiàn) 40%的轉(zhuǎn)化效率的電池。所以，成本較低，可大規(guī)模推廣的實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)化效率的方法應(yīng)是未來(lái)突破的重點(diǎn)。特別是在我國(guó)，有著數(shù)量可觀的光伏企業(yè)，在技術(shù)上的不斷創(chuàng)新和突破，降低應(yīng)是未來(lái)相關(guān)企業(yè)發(fā)展的方向。發(fā)電成本第三個(gè)到是能發(fā)電的并網(wǎng)問題。由于能發(fā)電受晝夜，天氣的影響較大，所以造成發(fā)電電壓不夠穩(wěn)定，與其他新能源發(fā)電技術(shù)一樣，較易給電網(wǎng)造成較大的負(fù)荷。光伏系統(tǒng)可以較好的解決

9、這一問題，不過，這一技術(shù)同樣著成本較高，難以圍推廣最后技術(shù)。提及的一點(diǎn)不是具體的能源經(jīng)濟(jì)中的影響和作用。能發(fā)電技術(shù)，而是以能技術(shù)為代表的新能源文中不止一次的提及了成本問題。的確，如果中，那能發(fā)電技術(shù)一定不會(huì)像現(xiàn)在一樣著諸多問題。但是，的需求是巨大的。所以成本問題是科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的過程中的一環(huán)。，當(dāng)把能源問題到了宏觀的層面后，能源和經(jīng)濟(jì)就應(yīng)作為一個(gè)整體而存在。對(duì)俄羅斯的經(jīng)濟(jì)，以及中東國(guó)家堅(jiān)持不減產(chǎn)的政策，造就了這一輪的石油。石油是否會(huì)延緩新能源的發(fā)展呢。我覺得如果傳統(tǒng)能源的價(jià)格長(zhǎng)期處于一個(gè)較低的水平，那對(duì)新能源的發(fā)展的影響是必然的。但是，換一個(gè)角度思考，油價(jià)下跌所節(jié)省下來(lái)的上千億的成本，完全可以從中拿出一部分來(lái)支持新能源的發(fā)展，例如補(bǔ)貼能發(fā)電產(chǎn)業(yè)。關(guān)于補(bǔ)貼，之前我一直對(duì)此處于觀點(diǎn)。因?yàn)槲矣X得對(duì)于新能源行業(yè)的補(bǔ)貼，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看會(huì)制約這個(gè)行業(yè)本身的發(fā)展，當(dāng)企業(yè)們紛紛等著拿補(bǔ)貼是，在一定程度上會(huì)削弱企業(yè)創(chuàng)新和發(fā)展的熱情。畢竟，從來(lái)沒有哪一個(gè)健康的產(chǎn)業(yè)可以拿著補(bǔ)貼過日子。但是現(xiàn)在，想法也不再那么了。畢竟在