新能源的“希望”,理想成立5年市值千亿,单车销量比特斯拉都高
虽然说新能源车拥有较高的热度,但在销量方面,新能源车的表现却不算好,车市中的绝大多数新能源车,销量都维持在1千多台左右,只有少数几款口碑不错的新能源车,才能拿下高销量。出现这一情况,在于现阶段国内新能源车的使用情况并不算太好,很多城市中充电桩都没有普及,对于车主来说,驾驶新能源车自然不如驾驶燃油车方便。为了解决这个用车痛点问题,各家新能源车企可谓是“八仙过海、各显神通”,像特斯拉、小鹏等车企,在不断推动建设超级充电站,而像蔚来汽车、理想汽车,则分别给出两种不同的解决方案。
同样主打纯电动车的蔚来汽车,一方面在尽可能建设终端充电站,另一方面则力推“换电”服务,在各个城市、交通枢纽处建设换电站,为车主免费更换电池,这样的做法自然提升蔚来车主的用车体验,也增强了蔚来车型的实用性。理想汽车则不同,它并没有瞄准技术门槛相对低一些的纯电动领域,而是将目光投向门槛更高的增程式动力上,让新能源车可以拥有加油和充电两种不同的补充续航方式,得益于此,理想汽车所打造的理想ONE成为了国内第一款征服阿里北线的新能源车。
也正是因为蔚来汽车和理想汽车拥有车市中其他车企所没有的优势,凸显出自身的差异化特性,所以蔚来汽车和理想汽车如今的营收表现都比较不错。从蔚来汽车和理想汽车所公布的第三季度财报来看,蔚来汽车在第三季度拿下45.26亿元的总营收,其中综合毛利率12.9%、汽车销售毛利率14.5%,超出此前蔚来汽车的预期。而理想汽车在今年第三季度收获了25.11亿元的总营收,汽车销售收入便达到24.65亿元,汽车销售毛利率更是达到19.8%。
从数据中能够发现,推出车型更早的蔚来汽车总营收数据要更高,但是毛利率表现却逊色于理想汽车。而且我们需要注意,目前理想汽车旗下只有理想ONE一款车型在售,也就是说目前理想汽车接近25亿元的汽车销售收入都源于理想ONE一款车,而蔚来汽车超过45亿元的营收,却是由蔚来ES8、蔚来ES6、蔚来EC6三款车型,以及NIO Pilot精选包、全配包合集组成。由此可见的,理想ONE才推出一年,理想汽车的营收就能做到如此水平着实让人惊讶,实力不容小觑。
而在销量方面,蔚来汽车所打造的三款车型的单车销量没有一款比得上理想ONE,在今年9月、10月,理想ONE的单月销量都突破3千辆大关,成为新能源SUV市场中的销量冠军。蔚来ES8、蔚来ES6、蔚来EC6这三款车型单独拿出来都没有理想ONE卖得好,就连特斯拉打造的中大型SUV特斯拉Model X,销量也不如理想ONE,由此可见理想ONE的受欢迎程度。
在这样的情况下,理想汽车在纳斯达克的股价更加稳定,从11月11日的每股不足25美元,上涨到如今的每股35美元以上,而理想汽车的市值也因此攀升到293亿以上,换算后相当于市值已经破千亿。反观蔚来汽车,因为最近遇香橼资本的唱空,这让蔚来汽车的股价从巅峰时期的每股50美元以上,跌落至40美元每股,如今股价略有回升,稳定在每股45美元左右,股价波动幅度比较大,不如理想汽车股价稳定。
总之,在现阶段的新能源车市场中,理想汽车或许能成为大家的“希望”,它主打的增程式动力,更适应当下市场的需求和用车情况,可以在市场转型中起到过渡作用。而且理想汽车至今才成立5年,市值就已破千亿,未来前景可期,因此将理想汽车视为新能源车的“希望”并无不可。
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科学家认为,目前世界上最有希望的新能源是核能。核能有两种:裂变核能和聚变核能。可开发的核裂变燃料资源可使用上千年,而核聚变资源可使用几亿年。裂变核能至今已有了很大发展。裂变核电站及核电设备制造,在日本、法国、韩国等国已成为其能源工业的重要支柱。聚变能电站以氢的两种同位素氘和氚作为燃料。氘是天然同位素,在海水中含量极为丰富,其潜在储能可供人类使用几亿年,可谓取之不尽、用之不竭。
如今不少新能源车型拥有免税及众多政策扶持,可谓是“得天独厚”。而在2022年新车展望当中,诸多车企纷纷发起重拳出击,“新能源”无疑将让汽车行业成为登上热搜榜的关键词。值得一提的是,如今诸多新能源车型在智能化上拥有更好的便捷性,从智能辅助驾驶到语音控制,新能源汽车用最贴心的服务与关怀,正式向传统燃油车发起挑战,对于新一年的新能源展望,下面这三款车型不容错过。
小鹏G9
车型亮点:X-EEA 3.0电子电气架构、800V高压SiC平台
作为小鹏汽车旗下全新的纯电SUV车型,小鹏G9搭载了全新的品牌LOGO设计。小鹏G9定位中大型纯电动SUV,于今年广州车展首次亮相,便成为诸多媒体热议的焦点。作为首款基于800V高压SiC平台的量产车,小鹏G9的设计、智能化和充电效率或成为这款车最大的卖点。
从外观设计来看,小鹏G9倾向于沉稳的风格,前脸延续了小鹏家族X Robot Face的设计语言。不同的是,攻击形态略有不足,设计流线与肌肉线条完美,看得出设计师用心了。同时还沿用了当下主流的贯穿式灯带,带来了全新的视觉冲击力。
动力表现上,小鹏G9的优势点来自于其采用了X-EEA 3.0电子电气架构。该架构会降低新能源车型出现问题的概率,且支持辅助硬件并能让车辆进行快速OTA等等。同时,小鹏G9还支持800V高压与600A兼容电流,充电速度再次提升。
小结
从目前来看,这款车最大的卖点在于智能化与充电快,但前提需要得到市场的认可。小鹏G9从外观、内饰乃至动力,都具备了不错的遐想空间,是骡子是马,就让我们拭目以待吧。
五菱宏光MINIEV敞篷版
车型亮点:敞篷版、10英寸双联屏
五菱宏光MINIEV凭借其出色的性价比长期“霸占”新能源车型销量榜单第一位,作为主打“亲民”的城市代步电动小车,五菱宏光MINIEV吸引了无数消费者。而备受瞩目的五菱宏光MINIEV这次又将再次发力,预计将会在2022年推出“敞篷版”。
从外观设计来看,新车依旧延续了可爱、灵动的设计风格。比如采用了当下流行的装饰条连接矩阵大灯,既美观又贴心。细节方面,新车与之前亮相的概念车略有不同,概念车上的环状车灯被改成了Y形样式,同时中部黑色饰板面积减小。车身侧面偏紧凑,因定义敞篷式,一扇“大门”遮挡住了大部分空间,模样抢足了眼球。
从内饰方面来看,MINIEV敞篷版内饰用料扎实,巧妙运用了当下大屏作为吸引力,10英寸双联屏注定出生不凡,此外还减少了实体按键。值得关注的是,五菱宏光MINIEV敞篷版的动力可能不会有太大变化,毕竟对于大多数车主来说,还是以代步为主。
小结
如今,五菱宏光MINIEV已经占据多项汽车榜单排名之首,随着敞篷版的出炉,借风造势,不排除将会掀起一股新的热浪。
丰田bZ4X
车型亮点:e-TNGA架构、空间表现
丰田终于顺应潮流,或将在2022年推出丰田bZ4X,这款基于e-TNGA架构打造的全新车型,预示着丰田有希望凭借这款车型搅局新能源市场。
从外观来看,这款丰田bZ4X有不少点睛之笔,在延续燃油时代保守风格设计的同时,又加入了新元素。前后轮眉位置采用了类似RAV4荣放的设计,SUV版“低趴式”造型设计,大溜背的风格彰显高级感与设计感。
内饰方面,丰田bZ4X中控风格偏向于雷克萨斯的感觉,除了拥有独立的中控屏幕外,还采用了丰田极为罕见的全新设计方向盘,为整车提升一个档次。
小结
丰田bZ4X的设计理念可以说打破了常规设计,使其拥有了令人惊叹的制造工艺水准。同时,作为丰田的细心之作,我们有理由相信,在多元化的市场竞争中,丰田bZ4X仍然能够占得一席之地。
总结
上述三款新车型在各自的领域皆具备十足的竞争力,不管是小鹏G9,还是五菱宏光MINIEV敞篷版与丰田bZ4X,都有可能在2022年的新能源市场掀起新的波澜。那么问题来了,大家更看好哪款车型呢?欢迎在评论区参与讨论!
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从政府鼓励发展新能源汽车开始,报考新能源专业可以说是下一个风口浪尖,完全不用担心就业问题。新能源不仅关乎着民生,更是未来发展的方向,前景非常广阔。在毕业之后可以选择开发新能源技术、选择太阳能开发公司、风能开发公司等等。
所谓的新能源就是在传统能源之外,通过开发利用寻找能源形式,因为新能源可循环并不会对生态环境造成污染,所以近两年来,新能源越来越备受关注,人们开始认识到传统能源未来终将有一天可能枯竭,所以开发和应用新能源必不可少,未来更在会在各行各业中应用。因此不少高校也开始设立新能源专业,希望能够为国家培养出优秀人才。
尽管当前新能源还处于起步阶段,主要的能源依旧是依靠天然气、石油和煤炭,但是你要相信未来人类必须依靠新能源。就拿国家重点扶持的新能源汽车来讲,国家大力推行并且财政上给予补贴就是希望能够推动新能源产业的发展,当下油价的攀升,环保问题日益严峻,未来汽车主要发展方向一定会是新能源汽车。因此对于新能源专业的人才,需求也会越来越大。
如果你认为学习的新能源专业未来只能围绕新能源汽车打转,那你就大错特错了,它涉及的范围较广,除了风能、太阳能之外,还涉及到了环境保护领域、传统石油工业、燃料电池等等。男孩子如果了解新能源汽车相关的技术,还可以自主创业做新能源汽车的维修。中国人口众多,这就意味着未来对于能源的需求量庞大,对于人才的渴望也是非常强烈,可能还会有更多机会给年轻人去学习和深造。如果你在报考时对新能源专业特别感兴趣,不妨下定决心,未来可能会取得不错的发展。
新能源的定义
新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面与深层之间的热循环等此外,还有氢能、沼气、酒精、甲醇等,而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源,称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出,以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。
在中国可以形成产业的新能源主要包括水能(主要指小型水电站)、风能、生物质能、太阳能、地热能等,是可循环利用的清洁能源。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段,也是环境治理和生态保护的重要 措施 ,是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。
一般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此,煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源,而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立,过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识,作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用,因此,废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。
新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源,相对于常规能源而言,在不同的历史时期和科技水平情况下,新能源有不同的内容。当今社会,新能源通常指太阳能、风能、地热能、氢能等。
按类别可分为:太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能、海洋能、小水电、化工能(如醚基燃料)、核能等。
新能源的特点
1)资源丰富,普遍具备可再生特性,可供人类永续利用比如,陆上估计可开发利用的风力资源为253GW, 而截止2003年只有0.57GW被开发利用,预计到2010年可以利用的达到4GW, 到2020年到20GW,而太阳能光伏并网和离网应用量预计到2020年可以从的0.03GW增加1至2个GW。
2)能量密度低,开发利用需要较大空间
3)不含碳或含碳量很少,对环境影响小
4)分布广,有利于小规模分散利用
5)间断式供应,波动性大,对持续供能不利
6)除水电外,可再生能源的开发利用成本较化石能源高。
新能源的意义
环境意义和能源安全
中国能源需求的急剧增长打破了中国长期以来自给自足的能源供应格局,自1993年起中国成为石油净进口国,且石油进口量逐年增加,使得中国接入世界能源市场的竞争。由于中国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足,未来中国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。
国际贸易存在着很多的不确定因素,国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定,但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响中国的石油供给,对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少中国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的依赖程度,提高中国能源、经济安全。
此外,可再生能源与化石能源相比最直接的好处就是其环境污染少。
未来的几种新能源
波能:即海洋波浪能。这是一种取之不尽,用之不竭的无污染可再生能源。据推测,地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。在各国的新能源开发计划中,波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高,需要进一步完善,但进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年,电厂的发电成本虽高于 其它 发电方式,但对于边远岛屿来说,可节省电力传输等投资费用。美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站,且均运行良好。
微生物:世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等,利用微生物发酵,可制成酒精,酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点,用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”,而且制作酒精的原料丰富,成本低廉。据报道,巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆,减轻了大气污染。此外,利用微生物可制取氢气,以开辟能源的新途径。
第四代核能源:正反物质的原子在相遇的瞬间湮灭,此时,会产生高当量的冲击波以及光辐射能。这种强大的光辐射能可转化为热能,如果能够控制正反物质的核反应强度,来作为人类的新型能源,那将是人类能源史上的一场伟大的能源革命。
随着电动机及其相关技术的不断发展,使得许多纯电动力车型的出现,已经不再是一件稀奇事,而这一市场中较为宽广的发展前景,自然也是吸引到了许多汽车品牌的注意,所以无论是自主品牌,还是合资品牌车企,都已开始在这一市场中发力,因为在这一市场中潜在的巨大利润,对于任何一家汽车品牌来说,都有着非常大的吸引力。
今天为大家提到的车型,也正是一款纯电动力的车型,这款车型所属的汽车品牌,没有太高的知名度,甚至在整个的新能源领域中,也是边缘化的存在-哪吒,而这个品牌又新带来了一款车型,一款紧凑级的SUV-哪吒U。
在外观方面中,这款车型表现出了许多与众不同的地方,显得极具个性化,中网部分中,有着封闭式的进气格栅设计,而左右两侧灯组,除了用到了贯穿式的设计之外,还较为清晰的勾勒出了一个类似于字母H的造型,对提升整个前脸部分的辨识度,起到了非常重要的作用,车辆A柱部分,采用到了较为透明化的设计,在有着出色视觉感的同时,也能够很好的避免掉,车辆在左右转弯时交通事故的发生,在车身侧面部分中,采用到了悬浮式的车顶设计,与本就前低后高的车身一起,为车辆带来了非常强烈的运动感,而车辆的尾灯,同样也采用到了贯穿式的设计,与前部灯组遥相呼应,有着不错的夜间照明效果。
而在内饰中,新款车型则是采用到了简洁,但却并不简单的设计风格,整个的内饰,因为大量软质包裹材料的加入,而表现出了不错的档次感,中控台处,没有分布着太多较为繁杂的实体功能按键,中控彩色大屏与全液晶式仪表盘,采用到了连屏式的布局,而在相关的功能与配置方面当中,这款车型也有着非常令人满意的表现,车内除了配备了胎压显示,以及倒车影像等较为常用的功能之外,还有着像车联网,蓝牙电话这样较为丰富的其他配置,能够很好的为驾驶者的行车生活,带来不少的乐趣。
哪吒U车身的长宽高,分别为4530/1860/1628mm,而轴距尺为2770mm,相比于很多的竞争对手来说,轴距优势不是很明显,所以其车辆内部中实际的乘坐空间,自然也是比较紧促。
在动力中,搭载了三元锂电池组,整个车系为广大消费者,提供到了两驱与四驱两种不同动力版本的车型,两驱版本车型最大功率为150KW的电机,而四驱版本车型最大功率能够达到220KW的电机,在NEDC工况之下,除了最低配版本车型(400系列车型)的续航里程数只有400KM之外,其他版本车型的续航里程数,皆为500KM,单就续航能力来说,哪吒U的整体表现,确实可以算得上是比较不错。
而其补贴后13.98万元的起售价格,这样的定价,也是比较的合理,但尽管如此,这款车型的未来,也依旧充满了不确定性,这其中最为重要的原因在于,当前的纯电汽车市场,可谓是鱼龙混杂,任何一款想要取得畅销的车型,都必须要经受的住整个市场较长时间的考验,从新势力造车的最大黑马-蔚来的事情就可以看出,持续的资金投入才是这个领域最大的问题,而哪吒现在车型不多、核心技术欠缺、资金不富足等等,这些问题就导致品牌溢价能力低下,保有量低,售后难等等问题,所以哪吒品牌的路还有很长,而新能源的泡沫,到底会不会随着补贴的终结,而破裂?
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油价不断上涨有没有点燃新能源汽车的市场,只能说新能源汽车的发展不是一朝一夕的事情,油价的上涨也不会对新能源汽车造成决定性的影响,因为短期内来看这个油价还算是在波动范围允许之内,不至于上升到那种人们买得起车,但开不起油的程度。
新能源汽车的发展不是一朝一夕的事情,可以说从5年前看好新能源汽车的话,那个时候就是起步,现在新能源汽车处在一个快速发展的时代,很多投资者都是非常看好半导体新能源产业投资的,无论是基金还是股票都有不少买的,但是近些日子特斯拉的股价下跌1/3,让很多投资者都清醒了,虽然说未来它是比较好的,那并不意味着现在它的黄金时代就到来了,它只是有发展的潜力而已。
汽油这种东西是不可再生资源,但是说这个不可再生资源并不是短期内就会消失的,自己小的时候就说再用个140年左右,地球上的汽油就没了,石油资源就枯竭了,但是到现在预测还是100多年,因为人们的勘探技术在逐渐提高,人们发现用更高精度的勘探仪器,就可以勘探到地底下,更深层次的石油更好的开采技术在大海上也可以开采,这样就可以大大延长石油的使用时间,而且现在石油的这个成本还没有超过新能源汽车的制造成本研发成本等等,总体来说使用传统燃油汽车的人仍然是大多数。
短期内新能源汽车不会有突破性的发展,除非说现在一个电池技术突然进步了,革命性的突破,续航超过1000公里,然后这个成本也控制住了,那新能源汽车肯定是井喷式的发展,但短期内这不太可能新能源汽车的平均造价都是在20万左右,但是传统燃油汽车5~10万是完全可以选到一辆代步车的,而且新能源汽车它是存在里程焦虑的,你现在买了它有三四百公里的时候,你当然觉得很安全,但是到了剩几十公里的时候你还敢开吗?传统燃油汽车不存在这个问题,随时随地能加油,而且动力也平稳,价格便宜,这也是短期内没有办法取代的一个优势。
未来有一天新能源汽车将会逐渐取代燃油汽车,比如说美国加州就是预计2030年取消线下燃油汽车的销售,但是那是一个周自己的制定了这个政策,但是这也象征着一定的风险,就是新能源汽车它确实是有发展前景的,我们传统燃油汽车确实会逐步退出市场,但是在近期这3~5年应该还是不太可能。
新能源汽车技术是未来的发展趋势,并且国家的政策是利好的,政府对新能源汽车技术也是给予很大帮扶的看,学习新能源技术以后就业前景是很广阔的,不过这个技术目前还不太成熟,需要去专业的汽修学校学习更稳妥些。
新能源是近几年比较火热的汽修专业,因为它相对传统汽修,维修过程更加具有技术性,且干净,适合想要做高端汽修行业的学生。
汽车新能源维修发展空间大、利润高、就业率好。通过系统的学习,掌握汽修知识、通过实训,学到真的本可以领。可以去4S店当技师,积累经验以后,还自己创业当老板。虽然很多城市都限号,但是毕竟有车还是方便的,所以每家每户都至少有一辆私家车。就算车辆越来越环保,但是车辆维修还是有相当大的空间。新能源技术是很有前景的,也是新兴技术,以后会有更多的潜力,是个不错的专业
氢,原子序数1,宇宙中最丰富的元素。氢有7种同位素,最常见的同位素不携带中子,只有一个质子。氢是结构上最简单的原子,大部分量子力学的教科书中都有关于氢原子的介绍,因为它的薛定谔方程可以严格求解。
碳水化合物含有氢,所以氢在我们的日常生活中无处不在。氢与氧、氮等元素可以形成氢键,它与离子性结合和共价键不同。离子性结合形成的离子晶体中,结合的单位为失去电子或者获得电子的原子(正、负离子)而不是原子本身;正负离子相间排列,靠库伦作用构成固体。共价键中,两个原子共享一个电子,这两个电子的波函数交叠。而氢键中,既有库伦作用力,又有部分共价键的作用。氢键不仅能在分子内形成,还能在分子间形成。例如,水分子间的主要结合力就是氢键。氢键的结构灵活,键长键角都是可以变化的,如果具备氢键形成的条件,固液气中都会尽可能多地形成氢键。尽管氢原子本身量子力学可解、氢键的概念已被提出了超过100年,如今关于理解氢键的科研工作还在继续。
两个氢可以组成双原子分子H2,它室温下以气态形式存在,因此称为氢气。氢分子由共价键组成,共价键的现代理论开始于对氢分子的量子力学研究。氢气是一种清洁能源,它与氧气结合可以放出大量热量。同等质量下,氢气燃烧放出的热量是煤炭的四倍以上,并且它的反应产物是水,对环境无害。氢气可以来自天然气的裂解或者直接由水的电解产生。如何高效利用太阳能和催化剂将水分解为氢气和氧气是一个重要的前沿研究课题。同等质量的氢比煤炭燃烧时放出的能量多,可是常温时氢是气体,同等体积下的氢气存储能量的能力远低于碳,另外,氢气在空气中可能爆炸,所以如何安全高效地存储氢气也是一个重要的问题。高效存储的方法之一是利用能吸附氢气的材料,称为储氢材料。早期的储氢材料能存氢到大气中氢气密度的千倍,现在储氢材料的种类越来越多,实用存储效率也越来越高。美国能源部关于储氢电池的一个目标是,在空间、价格、安全等方面能与现有市场竞争的情况下,单次存储能量满足500公里以上的汽车行驶需要。
存储氢气的另一个有效方法是低温环境。液体H2称为液氢,它的沸点离绝对零度只有20开尔文;H2固体的熔点离绝对零度只有14开尔文,是常压条件下熔点最低的固体。比氢气还难固化的物质是氦,它只有在远高于大气压和更低的温度下才能成为固体。考虑到液体和气体之间的密度差别,单位体积的液氢储能能力远高于单位体积的氢气储能能力。对液体加压可以进一步增加密度,以增加储能能力。液氢加上液氧可以作为火箭的燃料。当作为火箭燃料时,除了考虑单位体积下的储能能力之外,更重要的是单位质量下的储能能力。储氢材料中一定存在非氢元素,它们无法转换为能量,因此,液氢比储氢材料更适合火箭。因为液氢温度下只有氦气能维持气态,高压氦气是一个合适的压力源以挤压液氢到需要的位置。液氢的存储比常规液体复杂得多。当两个氢原子结合成氢分子时,如果考虑上自旋,有两种可能的量子态,称为正氢和仲氢。常温下,这两种量子态都是允许的,而极低温时,液氢会尽量转化为能量较低的一种量子态。量子态间转化会发出热量,因此液氢会吸收热量而气化。如果未让氢分子充分转化为低能量子态便直接降温到液氢温度,常压条件下将液氢搁置一段时间后,这个转化产生的热量足以让一半的液氢又重新变为氢气。
从能源角度,核聚变才是氢最重要的舞台。所谓核聚变,指的是两个较轻的核结合为较重的核,这个过程可能产生其他粒子和大量的能量,也称为轻核聚变。地球上的能量大部分来自太阳,而太阳的能量主要来自氢的核聚变。如果在比太阳温度高一倍的恒星中,参与核聚变的元素更可能是碳和氮。地球上的核聚变其实也已经实现了,它就是氢弹(与轻核聚变对应的名词是重核裂变,它对应的军事应用是原子弹)。携带1个中子的氢同位素称为氘,它在自然界中也稳定存在。氘可以参与聚变,两个氘聚变可以产生一个氦3(3He,氦的一种稳定同位素)和一个中子;也可以产生一个氚(氢的另一种同位素,携带两个中子,不稳定,半衰期12.4年)和一个质子。氢弹的“燃料”并不直接是氘,而是氘化锂。氘化锂是固体,比气体的氘运输和存储更方便,当氢弹的“引信”原子弹爆炸时会产生大量中子,中子、氘、氚和锂之间有多种聚变方式,可以产生大量能量。氢弹的外壳还可以采用铀,让聚变产生的中子进一步产生重核裂变。
和平利用可控裂变的核电站已经出现很久了,而可控核聚变的技术却一直未能实现。在较容易出现的聚变反应中,主要的参与者有氘、氚、3He,6Li和中子。其中的氚和中子难以存储,3He难以获得;相比而言,氘很容易得到,大约每8,000个氢原子中有一个氘原子。氢原子大量存在于海水中,因此,通过氘的可控核聚变提供能源几乎不存在原料供应问题,以现在人类消耗能源的速度几乎可以算是取之不尽的。相比起来,人类现有的各种能源来源均有不足之处:煤和石油等化学燃料总量有限,基于核裂变的核能也受限于原料总量,而水电、风电和太阳能等可再生能源在单位时间内能提供的能量有限。如果能源不是问题,人类社会的很多生活习惯将可以轻松地被改变。例如,耗能大的个人飞行器将能普及,城市内交通不再局限于路面,而是可以实现多层次的立体交通;可以调节整个城市的温度,减少严寒和酷热天气。如果能源不是问题,从技术层面,一个全新的能源技术革命马上就会到来;从物理层面,人类也将能开展更高能量尺度的实验,探索更深层次的粒子物理。
从氢弹到利用核聚变获得民用能源,中间的瓶颈就在“可控”二字。一个显而易见的难度就在于聚变发生时的温度,如果你还意识到太阳的能量来自聚变的话。氘氘聚变的临界温度在1亿开尔文的数量级,在这个温度下,不再有固体、液体、气体,物质都以等离子体形式存在,此时的电子与正离子并存。换句话说,任何常规意义上的容器都无法容纳这个温度下的核聚变反应。另外,等离子体还需要有足够高的密度,否则如果核聚变产生的能量小于维持等离子体存在的能量,聚变将无法输出能量。太阳之所以可以发生核聚变,是因为它巨大质量所产生的引力约束了等离子体,这样的约束称为惯性约束。可控核聚变的方案中,有的方案用激光惯性约束:利用激光提供能量让小尺度(比如10微米量级)的聚变材料局域在小空间内加压加温。也有的方案用强磁场约束等离子体:带电离子在磁场下可以做闭合回路运动,从而实现空间局域,这套方案有时也称为托卡马克。人们还在寻找各种不需要高温的聚变方式,这些方案称为冷核聚变。不管哪一套方案,实现它们所需要的技术难度都异常巨大。虽然人们期盼可控核聚变多年,虽然许多国家持续斥巨资开展相关研究,目前世界上还没有可民用的核聚变技术。
氢,原子序数1,它是人类社会的能源基础,它承载了新能源技术革命的希望。
(作者:锁相)