超级新能源现身科博会 人类或不再为能源发愁

24.09.2016  08:33

科博会上,参展商展示新能源汽车。

孩子们在体验标准动车组列车网络控制系统。

    中物院“混合能源堆”,让够用百年的铀资源将能用千年

    9月23日,第四届科博会正式闭幕的前一天,在军民融合馆的中国工程物理研究院展区,一个有红蓝两色电流穿过的模型面前,围了不少询问的人。

    这个模型是有“千年能源”之称的裂变混合能源堆。

    在当代社会,传统能源危机已成为一个紧迫问题。煤炭、石油等传统能源日渐枯竭,燃烧排放的大量温室气体也造成了气候的极端变化。人们一直在研究寻找新能源。

    铀资源、光伏太阳能、纳米发电……在本届科博会上,新能源当仁不让成为关注焦点。诸多科学家指出,太阳能、风能、生物能源、氢能、可燃冰、核聚变能源和潮汐能等或许是最好的选择,能够成为人类能源的“诺亚方舟”。

    本届科博会上亮相的这些新型能源,以后或许将会进行大规模利用,解决能源危机,实现人类社会的可持续发展。

    传统能源危机

    本世纪石油或将消耗殆尽

    试想一下没有能源的世界:手机、电脑、电视全部黑屏,汽车、飞机完全罢工,甚至连火也没有。当白日西沉,夜幕降临,世界将陷入无边的黑暗。

    世界传统能源还能使用多少年?

    就石油而言,根据相关报道显示,据估计,全世界石油总储量在2700亿吨到6500亿吨之间。按照目前的消耗速度,再有50-60年,全世界的石油资源将消耗殆尽。如果新的能源体系到时候还没建立,能源危机肯定要席卷全球。

    对于这一观点,中国中科院重庆研究院研究员陆仕荣认为有夸张的成分,值得肯定的一点是,这也体现了人们对使用不可再生能源的担忧。与此同时,使用矿物燃料对环境所造成的危害已经是有目共睹,空气质量变差,全球气候变暖,人类面临着严峻的生存挑战。

    如何合理利用传统能源、开发新型能源,最终实现可持续发展已成为了全球瞩目的热点问题。

    “混合能源堆”

    让够用百年的铀资源能用千年

    没有人愿意坐等化石能源的枯竭,代表未来的新能源是人类社会追求的方向。

    本届科博会上现身的新型能源阵容堪称“豪华”。纳米发电机,机械能转化为电能,走4800步就能将一个手机的电充满。太阳能光伏电板,让在移动别墅内的生活更加便捷……

    还有备受关注的“混合能源堆”。9月23日,记者在科博会中国工程物理研究院展区,见到了这款名为“Z箍缩驱动聚变—裂变混合能源堆”的概念模型,它被称为未来最具潜力的“千年能源”。

    裂变是将原子一分为二,聚变则是使原子二合一,两个过程都能释放巨大能量。但这两个方法有弊端,裂变会产生大量放射性废料,而聚变则需要大量能量才能进行并实现可控。

    而聚变裂变混合堆,既能减少外部能量输入量,又能实现核燃料的完全燃烧,避免产生放射性废料。全球铀资源加起来够用100年左右,混合堆能它将使用年限延长到超过1000年。

    “2035年—2040年期间,将力争开建实验堆。实验堆开建,就意味我们距离‘千年能源’不远了。”展区现场工作人员,中物院核物理与化学研究所核能中心高级工程师刘志勇说。

    “超级锂电池”

    让新能源车可开“无穷远”

    家住成都的张先生,家里有辆特斯拉,喜欢自驾游的他近两年都没有开车出远门的打算。这辆特斯拉理论上充满电能跑500公里,但充满电后实际跑约390公里,差不多从成都跑到重庆。张先生开车出门,常常要盘算很久。

    各种新能源都存在自己的限制。例如风能转化成电能,受到区域的限制,太阳能受天气因素的影响,而新能源汽车的电能则受到电池储能的影响。

    核反应堆是唯一无碳排放的规模化发电方式。不过依照目前的技术,不少人会担心它产生的具有放射性危害的核废料。“核能的转换效率很高,但危险性也很高。”陆仕荣举例说,日本的一部分核电站正在关停。

    不过,新能源和新技术相搭配,能够在能源上创造无穷可能。在科博会上现身的“超级锂电池”,蓄电以后,能让新能源汽车续航超过500公里。锂硫电池本身不发电,它是一种储能电池。而太阳能电池是一种生产能量的电池,只要有光就能产生能量。

    “如果以后新能源汽车搭配安装储能电池和太阳能电池,那么在理想状态下,这辆车的里程可以开到‘无穷远’。”陆仕荣说。

    未来能源谁为主?

    要求清洁成本低转换效率高

    100年乃至200年以后,哪种新能源最能满足我们的生活需求?

    新能源技术在不断地更新,也在不断地竞争中。“只有生产成本低、转化效率高的新能源技术才能在优胜劣汰中生存下来。”在众多新能源中,陆仕荣倾向于太阳能电池。

    陆仕荣的团队正在研究一种“可印刷的薄膜太阳能电池”。目前,比较普遍的太阳能电池是刚性的硅基电池,成本高、笨重、制备工艺复杂。陆仕荣打算把太阳能电池的生产成本降下来,转换功率提上去。他研究的太阳能电池非常轻薄,而且可以弯曲。最关键的是可以像印报纸一样生产这种电池。

陆仕荣还透露了目前国际上新能源研究的最前沿的技术。他说,目前有专家正在研究一种“半透膜”,通过这一层薄膜就能发电。简单来说,如果一个容器里,一层是盐水,一层是清水,中间放一张半透膜,有些离子能穿透出这层膜,有些离子则不能。这个过程就能产生电量。如果以后将这个薄膜放到海水和河水的中间,就可以自动发电。这项技术的关键在于“半透膜”,目前还正在研制中。

    华西都市报记者梳理发现,关于未来百年内人类将有可能利用的能源,各方争议不少,包括核能、氢燃料、可燃冰、粮食能源、垃圾能源、藻类能源等等。然而无论是什么,清洁绿色、成本低、转换效率高肯定是判定标准。华西都市报记者谢燃岸刘秋凤

    摄影 张磊