氢能源2.0版炒作浪潮开启!八家氢能源概念股谁与争锋是龙头?
氢燃料电池正迎来了一波投资机会。相信刚刚一周的的表现让很多人感受到了氢能源的炒作热情和浪潮!甚至很多朋友感觉似曾相似,2019年A股燃料电池有过一波行情,领涨龙头美锦能源涨幅高达7倍有余;这一波行情,领涨龙头厚普股份涨幅已经翻倍。
如果说我们将2019年行情称之为氢燃料电池行情1.0版,这波称为2.0版。这次又会有多少氢能源翻倍牛股出现呢?而现在的炒作就好比6月份 科技 股6月上旬第一波浪潮,最初1.0版,大多还是概念,恐怕没太多人反对——彼时市场对氢燃料电池还不甚了了,一级市场氢燃料电池很多优质项目融资融不出去,跟二级市场的热情形成“冰火两重天”的局面。现在局面大为改观:一级市场股权融资迎来了一波高潮,一些明星项目一股难求。当年爱理不理的投资人,现在真的是高攀不起。
最最重要的是据报道,目前有三分之一的央企参与氢能源项目开发之中,其中不乏还有中国石油,近期高层对于氢能源发展的战略性定位和发展方向非常明确,而且经过两年的成长,A股市场不少相关核心氢能源概念股开始浮出水面了,今天就和大家说说真正参与氢能源发展的A股八家氢能源电池公司,擦亮你的眼睛,认真的看完“
一、美锦能源
① 焦化产品及附产品
② 新能源 汽车 及加氢站
③ 超级电容项目及电容炭产品
④ 高 科技 新设备项目及采矿机器人产品
二、潍柴动力 【氢能业务】:
1、2016年战略投资弗尔赛,已成为其第二大股东,弗尔赛掌握氢能燃料电池核心技术并具备综合能源气体解决方案提供能力。
2、2019年率先在潍坊等地批量投放氢燃料电池公交车,与国能集团合作开发的200吨级氢能矿卡项目有序推进。牵头承担国家燃料电池产业化重大专项。
3、潍柴动力2021年5月27日公告,公司拟非公开发行股票募集资金总额预计不超过130亿元,其中用于燃料电池项目的总投资金额约为37亿元,包括固态氧化物燃料电池及关键零部件产业化项目(总投资15亿)、燃料电池动力总成核心零部件研发及制造能力建设项目(总投资14亿)以及氢燃料电池及关键零部件产业化项目(总投资7亿)。
4、潍柴动力2021年4月17日在投资者互动平台表示,公司在新能源动力总成领域已全面完成氢燃料电池和固态氧化物燃料电池的核心技术布局,关键技术指标处于领先地位,氢燃料电池发动机寿命可达25000小时,最大续航里程600公里。
5、潍柴动力2021年4月20日在投资者互动平台表示,公司2万台产能氢燃料电池发动机工厂已经投产。公司已累计配套300余辆氢燃料电池车辆,累计运营超过600万公里。
三、雪人股份 :公司主营业务主要包括制冰设备、压缩机产品及系统应用、油气服务、氢能源领域。
1、2021年2月,公司在互动易上表示目前公司在福州市长乐区共投放2辆氢能源公交车,运营里程数已超过70000公里,运行良好。
2、2021年4月11日雪人股份公告,目前公司氢能领域相关收入占比微小,不足收入的1%,不对公司当期业绩产生影响。
3、2021年4月23日,雪人股份公告称,公司拟非公开发行股份,募资不超过6.7亿元用于氢燃料电池系统生产基地建设项目、氢能技术研发中心建设项目和补充流动资金,实控人林汝捷将以6000万元认购本次发行的股票。
4、雪人股份7月22日在深交所互动易平台回答表示:2019年公司与厦门金龙 汽车 合作开发的氢燃料电池大巴,已在福州市长乐区616路公交线路正式示范运行
四、雄韬股份: 公司主要从事化学电源、新能源储能、动力电池、燃料电池的研发、生产和销售业务,主要产品涵盖阀控式密封铅酸蓄 电池、锂离子电池、燃料电池三大品类。
1、雄韬股份2021年4月30日在投资者互动平台表示,目前公司部分燃料电池系统有使用武汉理工氢电 科技 有限公司生产的膜电极。
2、雄韬股份2021年度网上业绩说明会5月19日在全景投资者关系互动平台举办,公司董事长、总经理张华农在本次活动上表示,氢燃料电池是公司最核心的发展战略,将坚定的持续投入研发。公司重点研发的氢燃料电池项目,取得多项的研发成果和重大进展,自主研发的电堆已经顺利投产。公司于2020年12月发布了氢燃料电池的新产品研发成果和具体的指标。
3、雄韬股份7月19日在深交所互动易平台回答表示:公司下属子公司上海氢雄信息 科技 有限公司持有青岛国际院士港氢雄燃料电池有限公司45%股权。
五、大洋电机: 公司致力于成为全球电机及驱动控制系统绿色环保解决方案领域的卓越供应商。
1、2021年5月13日,大洋电机与成都市新津区人民政府正式达成合作,大洋电机氢能全产业链示范基地项目正式落户成都天府智能制造产业园。大洋电机氢能全产业链示范基地项目总投资约5亿元,建设集燃料电池中央研究院、燃料电池系统及核心装备、制氢加氢装备研发制造、燃料电池UPS装备等于一体的氢能全产业链示范基地。
2、大洋电机2020年度业绩网上说明会5月13日在全景投资者关系互动平台举办。董事长鲁楚平表示,大洋电机产业布局基于时间分为三个阶段“今天的事业、明天的事业、未来的事业”;今天的事业是“建筑及家居电器电机”、明天的事业是“新能源 汽车 电驱动动力总成系统”;未来的事业是“氢燃料电池及动力总成系统、氢能源在车辆及相关应用行业的解决方案” 。大洋电机既然定位“氢燃料电池技术为未来事业”,短期之内对业绩的提升应该没有帮助,但可以相信,氢燃料电池事业一定是大洋电机未来业绩的中坚。
3、2021年7月,2辆氢能公交车交付浙江舟山市普陀区六横公交公司并投入使用,由大洋电机舟山公司与东莞中汽宏远 汽车 有限公司联合打造,搭载中山大洋电机研发的51kW氢燃料电池发动机。
六、厚普股份: 公司业务涵盖装备制造、工程设计、 燃气运营、物联网、技术服务等五大领域,公司产品主要应用于天然气和氢能 源加注领域。
1、厚普股份自主研发的“加氢站设备监管系统V1.0”与华为技术有限公司的鲲鹏云完成兼容性测试,获得HUAWEI COMPATIBLE证书及相关认证徽标的使用权,为公司在加氢站领域的发展提供了有力的软件技术支撑。
2、2021年3月25日,厚普股份发布公告,公司持有北京厚普氢能 科技 有限公100%的股权,现北京厚普氢能拟出资4亿元(占出资比例80%)与燕新控股集团有限公司合资成立成都厚普氢能 科技 有限公司,燕新集团出资1亿元(占出资比例20%)。新成立的合资公司将有助于促进氢能装备制造项目及氢能应用示范项目的建设,共同推动氢能产业快速发展,实现优势共享,合作共赢。
3、2021年6月15日,厚普股份(300471)在最新发布的《投资者关系活动记录表》中透露,目前公司建设一座加氢站,最大承担的自研自制的产品约占30%-35%。随着公司自行研发的活塞式氢气压缩机已经通过了1000小时的连续运行测试,若未来实现销售,预计最大承担的自研自制产品项目占比将达60%-70%。
4、2021年6月18日,厚普股份召开年度 科技 大会,发布了70MPa加氢机、第VI代LNG泵橇加注装置、第Ⅱ代内河船用供气系统等新产品,公司多项氢能加注设备关键部件已打破国际垄断。
5、2021年8月11日,厚普股份在互动易上表示,公司与广西中船北部湾船舶及海洋工程设计有限公司携手赢得了海外客户1500立方和3000立方LNG运输船的方案设计合同。该两型船设计合同的签订,标志着公司LNG海洋运输船的液货系统和供气系统设计首次走向国际化,为公司拓展海船市场迈出重要一步。
七、亿华通: 公司是一家专注于氢燃料电池发动机系统研发及产业化的高新技术企业
1、2021年6月,5辆18吨天路通BTL5182TXSEQFCEV燃料电池洗扫车中标大兴区氢能源环卫车辆购置项目。由成都亿华通动力 科技 有限公司配套,系统额定功率为80kW。
2、2021年6月,亿华通与丰田的合资公司--华丰燃料电池有限公司正式成立。新公司注册资本45亿日元,经营范围包含:制造燃料电池及零配件,委托加工燃料电池及零配件,销售燃料电池及零配件、 汽车 零配件等。
3、2021年8月5日,北京亿华通 科技 股份有限公司和水木明拓氢能源 科技 有限公司,就开展氢能产业长期合作签订战略协议,协议强调双方将秉承优势互补、合作共赢的宗旨,在构建氢能产业链、培育氢能创新企业、推动氢能示范应用等方面达成合作。
八、科威尔: 一家专注于测试电源行业的综合测试设备供应商,为客户提供测试电源和基于测试 电源的测试系统解决方案。
1、科威尔于2016年底开始布局燃料电池测试领域,2017年陆续推出燃料电池专用负载、燃料电池发动机测试系统、燃料电池电堆测试系统及燃料电池DC/DC测试系统。凭借产品的可靠性和高性价比,科威尔迅速获得了中国 汽车 技术研究中心、亿华通、捷氢 科技 、重塑集团、国鸿氢能、潍柴动力、宇通客车等科研院所和知名企业的认可。
2、在150KW大功率燃料电池电堆测试系统产品订单上,2021年上半年科威尔已陆续完成国鸿氢能、浙江锋源、宇通客车、中汽中心、大兴氢能实验室等客户的交付。第三季度也将陆续完成来自未势能源、中通客车、山东美燃、青岛格尔信德等多家企业订单的交付。
3、2021年5月28日,合肥科威尔电源系统股份有限公司发布对外投资设立全资子公司的公告。依据公告内容,科威尔此次投资2000万元,在北京大兴国际氢能示范区设立全资子公司--科威尔(北京)技术开发有限公司,主要经营范围包括氢能及燃料电池测试装置开发和销售等。
4、公开资料显示,7月23日科威尔自主研发生产的150kW燃料电池电堆测试系统(FCTS-S-150)为中汽创智的这台120kW级金属电堆提供了一个稳定、安全的测试平台。
综述:以上八家就是目前实实在在在进行氢能源项目开发布局之中的A股上市公司,大家可以认真的进一步分析,同时可以回头去总结2019年那一轮行情,锂电池之后新的一个炒作风口:氢能源燃料电池的炒作正处于政策发酵之中,你值得重点跟踪!
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7锂矿是被称为新能源时代的“石油”。锂的“轻”、“软”和“高能量”的特性决定了锂及其化合物的战略价值和广泛用途。
目前其最大的应用就是电池领域,锂离子电池不仅用于便携式计算机、移动通信设备和小型电子设备,还有近年火热的新能源汽车。随着新能源汽车需求的迅猛增长,全球市场对于锂的需求也是迅猛的,甚至是疯狂的。
最近一个星期锂电池相关概念股都出现了不少的反弹,主要原因有三个:
1)价格的上涨。在近期复工复产大环境下,锂价在需求下价格回升,锂价有望创新高。
2)业绩良好。Q2板块量价齐升,是A股市场最好业绩的板块。
3)锂矿资源自主可控逻辑再次发酵
盛新锂能现价:50.75 核心概念:盐湖提锂+锂电池+宁德时代概念
“中国有色金属行业电池级碳酸锂标准”的主要起草人之一,从事新能源材料业务,主要是锂矿采选、基础锂盐的生产与销售以及少量林木业务。公司主要生产电池级碳酸锂、电池级氢氧化锂、金属锂等产品,电池级碳酸锂和电池级氢氧化锂主要应用于锂离子电池正极材料等领域,金属锂产品可用于锂电池、医药、合金、核工业等领域。
技术分析:近期的平均成本为49.41元,股价在成本上方运行。多头行情中,并且有加速上涨趋势。该股资金方面受到市场关注,多方势头较强。短期趋势:强势上涨过程中,可逢低买进,暂不考虑做空。迄今为止,共67家主力机构,持仓量总计1.98亿股,占流通A股28.38%
西藏珠峰现价:23.95 核心概念:盐湖提锂+ 锂电池+小金属概念
有色金属矿山采掘和选矿,锂盐湖资源的开发。公司控股的珠峰中国香港(股权比例54%)全资控制的南美阿根廷SDLA锂盐湖项目(盐湖面积87平方公里)储量超过200万吨LCE(碳酸锂当量),其中探明和控制的资源量达80%以上,目前已有产能2500吨/年LCE。公司通过控股的珠峰资源(中国香港)公司,正在实施位于南美洲阿根廷共和国两个全资子公司之一位下安赫莱斯卤水锂矿锂盐产品开发的扩产项目。
技术分析:近期的平均成本为23.41元,股价在成本上方运行。空头行情中,目前正处于反弹阶段,投资者可适当关注。短期趋势: 股价的强势特征已经确立,短线可能回调。迄今为止,共17家主力机构,持仓量总计4.37亿股,占流通A股47.82%
融捷股份现价:130.06 核心概念:锂电池+ 一季报预增
国内锂电材料全产业链的高科技领军企业,锂矿采选行业、锂盐及深加工、锂电设备。公司目前的锂矿采原矿产能为105万吨/年,选精矿产能为45万吨/年;现有电池级碳酸锂产能3000吨/年、氢氧化锂1800吨/年。
技术分析:近期的平均成本为130.37元,股价在成本上方运行。多头行情中,并且有加速上涨趋势。该股资金方面受到市场关注,多方势头较强。短期趋势: 强势上涨过程中,可逢低买进,暂不考虑做空。迄今为止,共83家主力机构,持仓量总计1.11亿股,占流通A股42.93%
天齐锂业现价:98.25 核心概念:盐湖提锂+动力电池回收+锂电池
锂行业中产量和销售规模最大的企业之一,锂精矿及锂化工产品的生产、加工和销售。公司拥有合计约4.48万吨/年的锂化工产品产能。此外,公司还有4.8万吨/年氢氧化锂、2万吨/年电池级碳酸锂的在建项目,中期锂化工产品规划产能合计超过11万吨/年。
技术分析:近期的平均成本为95.89元,股价在成本上方运行。多头行情中,并且有加速上涨趋势。该股资金方面受到市场关注,多方势头较强。短期趋势: 市场最近连续上涨中,短期小心回调。迄今为止,共284家主力机构,持仓量总计6.49亿股,占流通A股44.04%
雅化集团现价:29.01 核心概念:锂电池+特斯拉+军工
以锂矿锂盐产业和民爆产业为主业,各类民用爆炸物品的研发、生产与销售,为客户提供特定的工程爆破解决方案及相关服务。公司锂业务主要为深加工锂产品的研发、生产与销售,主要产品包括氢氧化锂、碳酸锂、磷酸二氢锂、锰酸锂等锂系列产品,公司锂产品广泛运用于新能源、医药和新材料领域。
技术分析:近期的平均成本为29.91元,股价在成本上方运行。多头行情中,并且有加速上涨趋势。该股资金方面受到市场关注,多方势头较强。短期趋势: 股价的强势特征已经确立,短线可能回调。迄今为止,共40家主力机构,持仓量总计1.26亿股,占流通A股12.04%
中矿资源现价:106.99 核心概念:锂电池+稀缺资源+特斯拉
我国首家成规模走出国门的固体矿产勘查工程技术服务公司,稀有轻金属原料锂盐、铯盐及铷盐产品的研发、生产和销售。公司参股的PSC公司持有Arcadia锂矿探明和控制的矿石资源量为3740万吨(Li2O1.42%, Ta2O5126ppm),公司已获得Arcadia锂矿28万吨锂辉石精矿(Li2O6%)和78.4万吨透锂长石精矿(Li2O4%)的包销权;
技术分析:近期的平均成本为98.73元,股价在成本上方运行。短期趋势:强势上涨过程中,注意短线回调。迄今为止,共54家主力机构,持仓量总计8704.64万股,占流通A股28.95%
什么事情的发生都不是无缘无故的,夏天越来越热自然是有原因的——“全球变暖”。
1.太阳辐射量的加强
引起气候系统变化的自然因素,最主要的就是太阳辐射。太阳活动周期的加强,也就是太阳黑子的增加,如太阳黑子增多,意味着太阳上的活动突然加强。强烈的磁场形成,向地球释放的辐射随之增加,地球上的温度当然会微微升高。气候为什么会“变暖”呢?至少有这几个原因
2、火山爆发因素
火山爆发,大量的强烈的热气不断地向外扩散,并升的空中,使气温提升。
3、“永久冻土”开始融化
全球气候变暖,导致北极地区”永久冻土层“也开始融化,使埋在冻土层内数千年的死亡植物开始腐烂,从而释放出大量的二氧化碳,从而进一步加快全球变暖的速度,并形成恶性循环。
4、城市“热岛效应”
很多人都觉得城里比乡下热,殊不知是“热岛”在作怪。一座城市由于建筑物密集,植被稀少,比如凝土、柏油路面以及各种建筑墙面吸热快而热容小,其表面温度明显高于绿地和水面。通常,白天城市的温度就比周围农田或树林区往往会高出好几度,这就形成所谓的“热岛”。因此城市的“热岛效应”是会影响气候的。
5、人类活动因素
人类活动导致的“温室效应”,也是天气变热的一大重要原因,车辆、工厂、垃圾等等行为,都往往会产生的大量的氮氧化物、二氧化碳、煤灰和粉尘等,这些物质可以吸收环境中热辐射的能量,产生众所周知的“温室效应”,从而引起大气的进一步升温。
现在的夏天越来越热。这是大自然对我们的提醒。我们要学会保护环境保护地球,爱护我们的家园。在炎热的夏天,保护好我们自己。
摘要:20世纪的后工业时代,人类生存和社会发展对能源的依赖越来越大,能源危机也在一定程度上拖慢了经济发展的速度。本文从我国能源发展现状和新能源、可再生能源的开发利用及其特点着眼,分析了太阳能、风能、核能等清洁可再生能源的可利用价值和利用途径,针对我国现阶段的发展状况进行思考,并做出了总结。
关键词:新能源;开发利用;太阳能;风能;核能
1 引言
谈及中国未来的发展,能源问题是无论如何也绕不过的。在很大程度上,可以说能源是中国进一步发展的前提。中国未来能源中可再生能源的比重很可能要比现在高得多,陈旧过时、设计落后的输电网将被淘汰,也就是说,由尖端数控、电子配电和更高负荷输电线路构成的智能输电网所替代。2009年12月,全球瞩目的新一轮联合国气候变化大会在丹麦首都哥本哈根召开,虽然未达成实质性的协议,但是哥本哈根会议有望成为世界全面向低碳时代转型的历史转折点。从大的方向上看,可持续的低碳和绿色经济,也必将是未来世界发展的大势所趋,这将会给新能源、环保等新兴产业带来机遇[1]。
低碳经济的迅速蔓延并非偶然。早在各国意识到传统化石能源不可再生的危机时,低碳经济就已经开始孕育。在席卷全球的金融危机和全球气候变化的巨大压力下,各国政府纷纷推出绿色政策,低碳经济模式得到普遍认可。低碳时代要求高效利用能源、开发清洁能源、追求绿色GDP,核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。低碳式发展模式的一个关键环节就是发展绿色新能源,主要包括太阳能、风能、核能以及地热能、氢能等多种能源,它们的特点是污染少,能量可持续或者是能量来源成本较低。本文中着重介绍太阳能、风能以及核能等重要新能源的利用现状和发展前景。
2 新能源的来源和简介
2.1 太阳能
2.1.1 太阳能的定义及发展史
太阳能(Solar Energy),又称太阳辐射能,指的是太阳以电磁辐射形式向宇宙空间发射的能量,也可以描述为太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能,其中约二十亿分之一到达地球大气层,是地球上光和热的源泉。
随着经济的发展、社会的进步,人们对能源提出越来越高的要求,寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存,而自古人类也懂得以阳光晒干物件,并作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下,才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式。太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等等。
2.1.2 太阳能的分类
(1)太阳能光伏
光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源,较复杂的光伏系统可为房屋提供照明,并为电网供电。光伏板组件可以制成不同形状,而组件又可连接,以产生更多电力。近年,天台及建筑物表面均会使用光伏板组件,甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分,这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。
(2)太阳热能
现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。
2.1.3 太阳能的开发途径
(1)光热利用
它的基本原来是将太阳辐射能收集起来,通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置,主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种。通常根据所能达到的温度和用途的不同,而把太阳能光热利用分为低温利用(<200℃)、中温利用(200~800℃)和高温利用(>800℃)。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等,中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等,高温利用主要有高温太阳炉等。
(2)太阳能发电
未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。目前已实用的主要有以下两种:
①光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽,然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换,后一过程为热—电转换。
②光—电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能,它的基本装置是太阳能电池。
(3)光化利用
这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。
(4)光生物利用
通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。目前主要有速生植物(如薪炭林)、油料作物和巨型海藻。
2.1.4 太阳能发电的优点
照射在地球上的太阳能非常巨大,大约40分钟照射在地球上的太阳能,便足以供全球人类一年能量的消费。可以说,太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净,不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。
从太阳能获得电力,需通过太阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同,具有以下特点:①无枯竭危险;②绝对干净(无公害);③不受资源分布地域的限制;④可在用电处就近发电;⑤能源质量高;⑥使用者从感情上容易接受;⑦获取能源花费的时间短。不足之处是:①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积;②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来,瑕不掩瑜,作为新能源,太阳能具有极大优点,因此受到世界各国的重视。
2.2 风能
2.2.1 风能的定义及发展史
风能是因空气做功而提供给人类的一种可利用的能量。空气流具有的动能称风能。空气流速越高,动能越大。现在人们通常用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机,以产生电力。据统计到2008年为止,全球以风力产生的电力约有94.1百万千瓦,供应的电力已超过全球用量的1%。风能虽然还不是大多数国家的主要能源,但在1999年到2005年之间已经成长了四倍以上。
风能量是丰富、近乎无尽、分布广泛、环保无污染。人类利用风能的历史可以追溯到西元前,但数千年来,风能技术发展缓慢,没有引起人们足够的重视。自1973年世界石油危机以来,在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下,风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力,特别是对沿海岛屿,交通不便的边远山区,地广人稀的草原,以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆,风能作为解决生产和生活能源有着重要的意义。即使在发达国家,风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。
2.2.2 风能的来源
风是地球上的一种自然现象,它是由太阳辐射热引起的,风能是太阳能的一种转化形式。空气流动所形成的动能即为风能。太阳辐射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的运动形成风。风能就是空气的动能,风能的大小决定于风速和空气的密度。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能,但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
2.2.3 风能的利用和经济性
风能利用形式主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能量。在赤道和低纬度地区,太阳高度角大,日照时间长,太阳辐射强度强,地面和大气接受的热量多、温度较高;在高纬度地区太阳高度角小,日照时间短,地面和大气接受的热量小,温度低。这种高纬度与低纬度之间的温度差异,形成了中国南北之间的气压梯度,使空气作水平运动。
利用风来产生电力所需的成本已经降低许多,即使不含其他外在的成本,在许多适当地点使用风力发电的成本已低于燃油的内然机发电了。风力发电年增长率在2002年时约25%,现在则是以38%的比例快速成长。2003年美国的风力发电成长就超过了所有发电机的平均成长率。自2004年起,风力发电更成为在所有新式能源中已是最便宜的了,在2005年风力能源的成本已降到1990年代时的五分之一,而且随着大瓦数发电机的使用,下降趋势还会持续。
2.2.4风能的优缺点
(1)优点
风能是一种洁净的能量来源,随着风能设施逐渐进步,大量生产降低成本,在一些地区,风力发电成本低于发电机。风能设施多为不立体化设施,可保护陆地和生态环境。风力发电是可再生能源,很环保。
(2)风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类,目前的解决方案是离岸发电,离岸发电价格较高但效率也高。在一些地区,风力发电存在经济性不足:许多地区的风力存在间歇性。风力发电需要大量土地兴建风力发电场,才可以生产比较多的能源。进行风力发电时,风力发电机会发出庞大的噪音,所以需要空旷的地方来兴建。现在的风力发电还未成熟,还有相当大的发展空间。
2.3 核能
2.3.1 核能的定义
核能是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特•爱因斯坦的质能方程E=mc2,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。核能的释放主要包括核裂变能、核聚变能、核衰变能三种形式。
2.3.2 核能发电原理
核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热,将热水加热成高温高压,核反应所放出的热量较化石燃料所放出的能量要高很多(相差约百万倍),比较起来所需要的燃料体积比火力电厂少相当多。核能发电所使用的的铀-235纯度只约占3%-4%,其余皆为无法产生核分裂的铀-238。核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片,同时放出中子和大量能量的过程。反应中,可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。
2.3.3 核能发电的优缺点
(1)优点
核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染,同时也不会产生二氧化碳等温室气体。而且核电的燃料铀燃料到目前为止没有其他的特别用途。燃料费在核能发电的成本中所占比例较低,核能发电的成本比较稳定,不易受到国际经济形势的影响。
(2)缺点
核能发电时仅将1/3的热能转化为电能,其余2/3的余热需藉循环冷却水排出厂外,冷却水的最佳来源就是天然海水,故核电厂多设置于海边(或河边)。因此废水的排出会对海洋环境造成一定的影响。水温因废水会增高2-3℃,如果持续很久会对无脊椎动物及海藻类生物都有不良影响。例如南湾核三厂附近的珊瑚大量白化死亡。而且废料的处理也是一大问题。
3 我国新能源的开发利用现状
3.1 太阳能
3.1.1 太阳能发电的应用
虽然太阳能有多种开发途径,但是目前应用最广泛且最有前景的途径就是太阳能发电。
太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响,但可以分散地进行,所以它适于各家各户分批进行发电,而且要联接到供电网络上,使得各个家庭在电力富裕时可将其卖给电力公司,不足时又可从电力公司买入。实现这一点的技术不难解决,关键在于要有相应的法律保障。现在美国、日本等发达国家都已制定了相应法律,保证进行太阳能发电的家庭利益,鼓励家庭进行太阳能发电。太阳能发电具有布置简便以及维护方便等特点,应用面较广,现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电,在德国甚至接近全国发电总量的5%-8%。
3.1.2 太阳能电池的应用
太阳能电池是一个对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。它们的发电原理基本相同,现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结。当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是:光子能量转换成电能的过程。
(1)通信卫星供电
上世纪60年代,科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电,上世纪末,在人类不断自我反省的过程中,对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切,不仅在空间应用,在众多领域中也大显身手。
(2)离网发电系统
太阳能发电控制器(光伏控制器和风光互补控制器)对所发的电能进行调节和控制,一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载,另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存,当所发的电不能满足负载需要时,控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后,控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时,控制器要控制蓄电池不被过放电,保护蓄电池。蓄电池组的任务是贮能,以便在夜间或阴雨天保证负载用电。
(3)并网发电系统
并网发电系统是将光伏阵列、风力机以及燃料电池等产生的可再生能源不经过蓄电池储能,通过并网逆变器直接反向馈入电网的发电系统。因为直接将电能输入电网,免除配置蓄电池,省掉了蓄电池储能和释放的过程,可以充分利用可再生能源所发出的电力,减小能量损耗,降低系统成本。并网发电系统能够并行使用市电和可再生能源作为本地交流负载的电源,降低整个系统的负载缺电率。同时,可再生能源并网系统可以对公用电网起到调峰作用。网发电系统是太阳能风力发电的发展方向,代表了21世纪最具吸引力的能源利用技术。
3.1.3 我国太阳能开发现状
中国蕴藏着丰富的太阳能资源,太阳能利用前景广阔。目前,我国太阳能产业规模已位居世界第一,是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家和重要的太阳能光伏电池生产国。我国比较成熟太阳能产品有两项:太阳能光伏发电系统和太阳能热水系统。
《可再生能源法》的颁布和实施,为太阳能利用产业的发展提供了政策保障;京都议定书的签定,环保政策的出台和对国际的承诺,给太阳能利用产业带来机遇;西部大开发,为太阳能利用产业提供巨大的国内市场;原油价格的上涨,中国能源战略的调整,使得政府加大对可再生能源发展的支持力度,所有这些都为中国太阳能利用产业的发展带来极大的机会。
3.2 风能
3.2.1 风能发电的应用
风力发电在19世纪末就开始登上历史的舞台,在一百多年的发展中,一直是新能源领域的独孤求败,由于它造价相对低廉,成了各个国家争相发展的新能源首选。风能作为一种新兴的环保的可再生能源已越来越受到关注,人类对其的利用技术也日趋成熟。我国风能有相当大的开发和利用空间,在风能充沛的地区广泛建立风力发电站可以大大的缓解我国能源缺乏的问题。
3.2.2 我国的风能利用
我国位于亚洲大陆东部,濒临太平洋,季风强盛,内陆还有许多山系,地形复杂,加之青藏高原耸立我国西部,改变了海陆影响所引起的气压分布和大气环流,增加了我国季风的复杂性。冬季风来自西伯利亚和蒙古等中高纬度的内陆,那里空气十分严寒干燥,冷空气积累到一定程度,在有利高空环流引导下,就会爆发南下,在此频频南下的强冷空气控制和影响下,形成寒冷干燥的西北风侵袭我国北方各省。每年冬季总有多次大幅度降温的强冷空气南下,主要影响我国西北、东北和华北,直到次年春夏之交才消失。夏季风是来自太平洋的东南风、印度洋和南海的西南风,东南季风影响遍及我国东部地区,西南季风则影响西南各省和南部沿海,但风速远不及东南季风大[2]。
青藏高原地势高亢开阔,冬季东南部盛行偏南风,东北部多为东北风,其他地区一般为偏西风,夏季大约以唐古拉山为界,以南盛行东南风,以北为东至东北风。我国幅员辽阔,陆疆总长达2万多公里,还有18000多公里的海岸线,边缘海中有岛屿5000多个,风能资源丰富。我国现有风电场场址的年平均风速均达到6米/秒以上。一般认为,可将风电场风况分为三类:年平均风速6米/秒以上时为较好;7米/秒以上为好;8米/秒以上为很好。
中国风力资源极为丰富,风能发电很可能作为可再生能源的主力军在今后能源产业中起到领军作用。中国气象科学院研究员朱瑞兆提供的数据显示,中国风能资源仅次于美国和俄罗斯,居世界第三[3]。已探明的中国风能理论储量为32.26亿千瓦,可利用开发为2.53亿千瓦。风能如果能够全部利用起来,将满足当前能源需求的近1/4。
3.3 核能
3.3.1 世界核能发电现状
核能发电作为核能应用中发展最快的一支,第一座商业用核电厂1957年在美国宾州开始运转。1986年,前苏联切尔诺贝利核电厂发生重大事故,这一历史上最严重的核能事故,除了导致人员伤亡、土地污染等后果外,某种程度上也直接影响了核工业的前进脚步。核能从世界发展最快的能源沦为发展最慢的能源。当然,当时全球电力过剩、油价低廉、经济不景气等原因也进一步促使核电发展“一蹶不振”,二十多年后的今天,在国际能源危机的背景下,已在适应经济的快速增长和对环保的迫切要求上显示出巨大竞争力的核电,再次被提上议事日程,法国有关专家认为,芬兰建造的第三代核电站和法国兴建的同样的核电站将开启新一轮的核电发展高峰。
全世界核电当前状况有很大的不同。在30个已经具有核发电能力的国家中,核反应堆的发电百分比从法国的78%到中国的仅仅2%。截至2008年3月,全世界总计有439座核反应堆,另有35座正在建造。美国最多,有104座,法国次之,有59座,日本55座,而俄罗斯有31座并另有7座在建造中。核电发展集中在亚洲。正在建造中的35座反应堆中总共有20座在亚洲,而最近并网发电的39座反应堆中的28座也是在亚洲[4]。
3.3.2 核能应用全球升温
有越来越多的人在讨论核能发电,常常涉及诸如全球变暖和气候变化之类的更广泛的问题。是什么推动了对核电期望的上升呢?能源预测一直表明世界对能源的需求有持久的长期增长。同时新的环境限制——像京都议定书的生效等存在着避免温室气体排放的一些实际财政利益。
中国目前面临着能源需求的急剧增长,因此正在十余利用一切可能的能源包括核能来扩大其发电容量。目前中国的核电仅占全国能源总量的2%,但是为了配合国家能源结构调整,中国首先要发展的就是核电。中国核电发展的最新目标是:到2020年前要新建核电站31座,在运行核电装机容量4000万千瓦,在建核电装机容量1800万千瓦[5]。
4 中国新能源发展的战略思考
我国具有丰富的新能源和可再生能源资源:水能可开发资源为3178亿千瓦,目前已开发利用11%;生物质能资源,包括农作物秸秆、薪柴和各种有机废物,利用量约为216亿吨标准煤,占农村生活能源消费的70%,占整个用能的50%;我国太阳能年总辐射量超过60万焦耳/平方厘米,开发利用前景广阔;风能资源总量为16亿千瓦,约10%可供开发利用;地热资源尚待继续勘探,目前已探明的地热储量约为4626亿吨标准煤,现利用的仅约十万分之一;我国海洋能源资源亦十分丰富,其中可开发的潮汐能就有2000万千瓦以上[6]。
我国政府高度重视可再生能源的研究与开发。国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业发展的“十五”规划,并制定颁布了《中华人民共和国可再生能源法》,重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。我国政府承诺到2020年中国单位GDP二氧化碳排放将比2005年下降40%~45%,到2020年我国非化石能源占一次能源消费的比例达到15%左右[1]。
从第四届新能源国际高峰论坛获悉,2009年中国可再生能源在一次性能源消费结构中所占的比例已从2008年的8.4%提升至9.9%。2009年,国内一次性能源消费结构中,煤炭占68.7%,石油占18%,天然气占3.4%,非化石能源,即可再生能源消费比重上升到9.9%。根据国务院2009年年底提出的目标,到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右。从9.9%至15%,可再生能源需提升的比重虽不算太大,但考虑到未来中国能源需求的巨大增长,上述目标的实现仍面临考验。2009年,我国能源消费总量为30亿吨标准煤。专家预测,到2020年,能源需求总量可能高达45亿吨标准煤,这意味着新能源领域必须加大投入才能确保消费比重稳定提升。根据初步分析判断,要实现可再生能源消费比重达15%的目标,到2020年我国水电装机容量要达到3亿kw以上,核电投运装机容量达到6000万kw至7000万kw,风电、太阳能及其他可再生能源利用量达到1.5亿吨标准煤以上[7]。
因此,中国长远目标应该是以风能、太阳能以及核能为主,适当发展生物质能、垃圾焚烧、沼气、地热等能源,建立多元化的新能源利用体系,合理均衡地发展新能源。
5 总结与讨论
20世纪的后工业化时代,能源和人类生存有着紧密的关系,能源危机拖慢了经济发展的速度。电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急,我国作为能源消耗大国,不得不考虑改变能源结构,走可持续发展道路,保证能源的可持续供给。能源枯竭和环境恶化已成为人类可持续发展的重大威胁,新能源开发迫在眉睫。新能源即将成为人类历史上的“第四次能源革命”,新能源产业将成为战略性新兴产业已经成为全球共识[8]。
欧美日等发达国家以及众多的发展中国家,纷纷投入到新能源领域,以在未来国际竞争中占有一席之地。中国也顺应潮流将新能源发展提上战略日程,但却面临缺乏规划、技术创新不足、应用障碍多、发展不均衡等问题。通过出台战略规划加强引导,通过加大技术创新、完善基础设施、建立补贴机制和能源利益调节等完善提高实用性,通过产业政策和市场培育政策完善产业链条扩展市场容量,通过多元化策略建立合理的新能源体系,是中国在新能源发展方面的必然战略选择。
发展新能源任重而道远。在未来中国,新能源将会,也必须得到大力发展。这样在未来的“低碳经济”时代,中国才有机会掌握应有的话语权,才能在国际竞争中立于不败之地。
参考文献:
[1] 胡兴军,新型能源迎来大发展机遇,新材料产业,2010(4),53~57
[2] 风能:领军新能源,消息,华北电力技术,2010(5),50
[3] 朱瑞兆,风电场风资源卫星遥感地理信息综合评估和选址研究,中国气象科学研究院年报,1997(00),41~50
[4] Alan McDonald,世界核电形势,国际原子能机构通报,2008,49(2),45~48
[5] 2007年中国能源发展报告
[6] 姚岩峰,我国新能源开发利用现状及未来发展趋势研究分析,中国市场,2010(22),16~17
[7] 能源经济资讯,中国可再生能源消费比重达到9.9%,能源技术经济,2010(22),68
[8] 柳士双,中国新能源发展的战略思考,经济与管理,2010,24(6),5~9
1、朝阳轮胎:朝阳轮胎为中策橡胶集团有限公司所有,是目前中国最大的轮胎生产企业之一,拥有先进的生产技术和轮胎制造、检测设备,具备强大的生产能力,中策旗下还有威狮、好运、全诺、雅度、金冠、百驰威等轮胎品牌。旗下的品牌都挺不错的,其中朝阳轮胎性价比高,耐磨性能好,但是它的降噪表现一般。朝阳轮胎在国产轮胎中的影响力排第一,不仅是因其高性价比及耐磨性能,更是因为其多年经营所积累的好口碑。
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编辑本段新能源新材料发展方向
一、超导材料
有些材料当温度下降至某一临界温度时,其电阻完全消失,这种现象称为超导电性,具有这种现象的材料称为超导材料。超导体的另外一个特征是:当电阻消失时,磁感应线将不能通过超导体,这种现象称为抗磁性。
一般金属(例如:铜)的电阻率随温度的下降而逐渐减小,当温度接近于0K时,其电阻达到某一值。而1919年荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银,当温度下降到4.2K(即-269℃)时,发现水银的电阻完全消失,超导电性和抗磁性是超导体的两个重要特性。使超导体电阻为零的温度称为临界温度(TC)。超导材料研究的难题是突破“温度障碍”,即寻找高温超导材料。
以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化,在核磁共振人体成像(NMRI)、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用;SQUID作为超导体弱电应用的典范已在微弱电磁信号测量方面起到了重要作用,其灵敏度是其它任何非超导的装置无法达到的。但是,由于常规低温超导体的临界温度太低,必须在昂贵复杂的液氦(4.2K)系统中使用,因而严重地限制了低温超导应用的发展。
高温氧化物超导体的出现,突破了温度壁垒,把超导应用温度从液氦( 4.2K)提高到液氮(77K)温区。同液氦相比,液氮是一种非常经济的冷媒,并且具有较高的热容量,给工程应用带来了极大的方便。另外,高温超导体都具有相当高的磁性能,能够用来产生20T以上的强磁场。 超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。利用超导材料制作超导发电机的线圈磁体制成的超导发电机,可以将发电机的磁场强度提高到5~6万高斯,而且几乎没有能量损失,与常规发电机相比,超导发电机的单机容量提高5~10倍,发电效率提高50%;超导输电线和超导变压器可以把电力几乎无损耗地输送给用户,据统计,目前的铜或铝导线输电,约有15%的电能损耗在输电线上,在中国每年的电力损失达1000多亿度,若改为超导输电,节省的电能相当于新建数十个大型发电厂;超导磁悬浮列车的工作原理是利用超导材料的抗磁性,将超导材料置于永久磁体(或磁场)的上方,由于超导的抗磁性,磁体的磁力线不能穿过超导体,磁体(或磁场)和超导体之间会产生排斥力,使超导体悬浮在上方。利用这种磁悬浮效应可以制作高速超导磁悬浮列车,如已运行的日本新干线列车,上海浦东国际机场的高速列车等;用于超导计算机,高速计算机要求在集成电路芯片上的元件和连接线密集排列,但密集排列的电路在工作时会产生大量的热量,若利用电阻接近于零的超导材料制作连接线或超微发热的超导器件,则不存在散热问题,可使计算机的速度大大提高。
二、能源材料
能源材料主要有太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物电池材料等。
太阳能电池材料是新能源材料,IBM公司研制的多层复合太阳能电池,转换率高达40%。 氢是无污染、高效的理想能源,氢的利用关键是氢的储存与运输,美国能源部在全部氢能研究经费中,大约有50%用于储氢技术。氢对一般材料会产生腐蚀,造成氢脆及其渗漏,在运输中也易爆炸,储氢材料的储氢方式是能与氢结合形成氢化物,当需要时加热放氢,放完后又可以继续充氢的材料。目前的储氢材料多为金属化合物。如LaNi5H、Ti1.2Mn1.6H3等。
固体氧化物燃料电池的研究十分活跃,关键是电池材料,如固体电解质薄膜和电池阴极材料,还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等。
三、智能材料
智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料,是现代高技术新材料发展的重要方向之一。国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破,如英国宇航公司的导线传感器,用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况;英国开发出一种快速反应形状记忆合金,寿命期具有百万次循环,且输出功率高,以它作制动器时、反应时间仅为10分钟;形状记忆合金还已成功在应用于卫星天线等、医学等领域。
另外,还有压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料等功能材料。
四、磁性材料
磁性材料可分为软磁材料和硬磁材料二类。
1.软磁材料
是指那些易于磁化并可反复磁化的材料,但当磁场去除后,磁性即随之消失。这类材料的特性标志是:磁导率(μ=B/H)高,即在磁场中很容易被磁化,并很快达到高的磁化强度;但当磁场消失时,其剩磁很小。这种材料在电子技术中广泛应用于高频技术。如磁芯、磁头、存储器磁芯;在强电技术中可用于制作变压器、开关继电器等。目前常用的软磁体有铁硅合金、铁镍合金、非晶金属。
Fe-(3%~4%)Si的铁硅合金是最常用的软磁材料,常用作低频变压器、电动机及发电机的铁芯;铁镍合金的性能比铁硅合金好,典型代表材料为坡莫合金(Permalloy),其成分为79%Ni-21%Fe,坡莫合金具有高的磁导率(磁导率μ为铁硅合金的10~20倍)、低的损耗;并且在弱磁场中具有高的磁导率和低的矫顽力,广泛用于电讯工业、电子计算机和控制系统方面,是重要的电子材料;非晶金属(金属玻璃)与一般金属的不同点是其结构为非晶体。它们是由Fe、Co、Ni及半金属元素B、Si 所组成,其生产工艺要点是采用极快的速度使金属液冷却,使固态金属获得原子无规则排列的非晶体结构。非晶金属具有非常优良的磁性能,它们已用于低能耗的变压器、磁性传感器、记录磁头等。另外,有的非晶金属具有优良的耐蚀性,有的非晶金属具有强度高、韧性好的特点。
2.永磁材料(硬磁材料)
永磁材料经磁化后,去除外磁场仍保留磁性,其性能特点是具有高的剩磁、高的矫顽力。利用此特性可制造永久磁铁,可把它作为磁源。如常见的指南针、仪表、微电机、电动机、录音机、电话及医疗等方面。永磁材料包括铁氧体和金属永磁材料两类。
铁氧体的用量大、应用广泛、价格低,但磁性能一般,用于一般要求的永磁体。
金属永磁材料中,最早使用的是高碳钢,但磁性能较差。高性能永磁材料的品种有铝镍钴(Al-Ni-Co)和铁铬钴(Fe-Cr-Co);稀土永磁,如较早的稀土钴(Re-Co)合金(主要品种有利用粉末冶金技术制成的SmCo5和Sm2Co17),以及现在广泛采用的铌铁硼(Nb-Fe-B)稀土永磁,铌铁硼磁体不仅性能优,而且不含稀缺元素钴,所以很快成为目前高性能永磁材料的代表,已用于高性能扬声器、电子水表、核磁共振仪、微电机、汽车启动电机等。
五、纳米材料
纳米本是一个尺度,纳米科学技术是一个融科学前沿的高技术于一体的完整体系,它的基本涵义是在纳米尺寸范围内认识和改造自然,通过直接操作和安排原子、分子创新物质。纳米科技主要包括:纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学七个方面。
纳米材料是纳米科技领域中最富活力、研究内涵十分丰富的科学分支。用纳米来命名材料是20世纪80年代,纳米材料是指由纳米颗粒构成的固体材料,其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米。纳米材料的制备与合成技术是当前主要的研究方向,虽然在样品的合成上取得了一些进展,但至今仍不能制备出大量的块状样品,因此研究纳米材料的制备对其应用起着至关重要的作用。
1.纳米材料的性能
物化性能 纳米颗粒的熔点和晶化温度比常规粉末低得多,这是由于纳米颗粒的表面能高、活性大,熔化时消耗的能量少,如一般铅的熔点为600K,而20nm的铅微粒熔点低于288K;纳米金属微粒在低温下呈现电绝缘性;钠米微粒具有极强的吸光性,因此各种纳米微粒粉末几乎都呈黑色;纳米材料具有奇异的磁性,主要表现在不同粒径的纳米微粒具有不同的磁性能,当微粒的尺寸高于某一临界尺寸时,呈现出高的矫顽力,而低于某一尺寸时,矫顽力很小,例如,粒径为85nm的镍粒,矫顽力很高,而粒径小于15nm的镍微粒矫顽力接近于零;纳米颗粒具有大的比表面积,其表面化学活性远大于正常粉末,因此原来化学惰性的金属铂制成纳米微粒(铂黑)后却变为活性极好的催化剂。
扩散及烧结性能 纳米结构材料的扩散率是普通状态下晶格扩散率的1014~1020倍,是晶界扩散率的102~104倍,因此纳米结构材料可以在较低的温度下进行有效的掺杂,可以在较低的温度下使不混溶金属形成新的合金相。扩散能力提高的另一个结果是可以使纳米结构材料的烧结温度大大降低,因此在较低温度下烧结就能达到致密化的目的。
力学性能 纳米材料与普通材料相比,力学性能有显著的变化,一些材料的强度和硬度成倍地提高;纳米材料还表现出超塑性状态,即断裂前产生很大的伸长量。
2.纳米材料的应用
纳米金属:如纳米铁材料,是由6纳米的铁晶体压制而成的,较之普通铁强度提高12倍,硬度提高2~3个数量级,利用纳米铁材料,可以制造出高强度和高韧性的特殊钢材。对于高熔点难成形的金属,只要将其加工成纳米粉末,即可在较低的温度下将其熔化,制成耐高温的元件,用于研制新一代高速发动机中承受超高温的材料。
纳米陶瓷:首先利用纳米粉末可使陶瓷的烧结温度下降,简化生产工艺,同时,纳米陶瓷具有良好的塑性甚至能够具有超塑性,解决了普通陶瓷韧性不足的弱点,大大拓展了陶瓷的应用领域。
纳米碳管 纳米碳管的直径只有1.4nm,仅为计算机微处理器芯片上最细电路线宽的1%,其质量是同体积钢的1/6,强度却是钢的100倍,纳米碳管将成为未来高能纤维的首选材料,并广泛用于制造超微导线、开关及纳米级电子线路。
纳米催化剂 由于纳米材料的表面积大大增加,而且表面结构也发生很大变化,使表面活性增强,所以可以将纳米材料用作催化剂,如超细的硼粉、高铬酸铵粉可以作为炸药的有效催化剂;超细的铂粉、碳化钨粉是高效的氢化催化剂;超细的银粉可以为乙烯氧化的催化剂;用超细的Fe3O4微粒做催化剂可以在低温下将CO2分解为碳和水;在火箭燃料中添加少量的镍粉便能成倍地提高燃烧的效率。
量子元件 制造量子元件,首先要开发量子箱。量子箱是直径约10纳米的微小构造,当把电子关在这样的箱子里,就会因量子效应使电子有异乎寻常的表现,利用这一现象便可制成量子元件,量子元件主要是通过控制电子波动的相位来进行工作的,从而它能够实现更高的响应速度和更低的电力消耗。另外,量子元件还可以使元件的体积大大缩小,使电路大为简化,因此,量子元件的兴起将导致一场电子技术革命。人们期待着利用量子元件在21世纪制造出16GB(吉字节)的DRAM,这样的存储器芯片足以存放10亿个汉字的信息。
目前我国已经研制出一种用纳米技术制造的乳化剂,以一定比例加入汽油后,可使象桑塔纳一类的轿车降低10%左右的耗油量;纳米材料在室温条件下具有优异的储氢能力,在室温常压下,约2/3的氢能可以从这些纳米材料中得以释放,可以不用昂贵的超低温液氢储存装置。
未来的几种新能源新材料
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。近年来,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,但目前的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。目前,美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站,且均运行良好。
可燃冰:这是一种甲烷与水结合在一起的固体化合物,它的外型与冰相似,故称“可燃冰”。可燃冰在低温高压下呈稳定状态,冰融化所释放的可燃气体相当于原来固体化合物体积的100倍。据测算,可燃冰的蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。
煤层气:煤在形成过程中由于温度及压力增加,在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。从泥炭到褐煤,每吨煤产生68m3气;从泥炭到肥煤,每吨煤产生130m3气;从泥炭到无烟煤每吨煤产生400m3气。科学家估计,地球上煤层气可达2000Tm3。
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:当今,世界科学家已研制出利用正反物质的核聚变,来制造出无任何污染的新型核能源。正反物质的原子在相遇的瞬间,灰飞烟灭,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。
恒星会在核心进行氢融合成氦的核聚变反应,要发光和发热,从恒星的内部将能量向外传输,经过漫长的路径,然后从表面辐射到外太空。
恒星是由引力凝聚在一起的球型发光等离子体,太阳就是最接近地球的恒星。
一般来说行星需具有一定质量,行星的质量要足够的大且近似于圆球状,自身不能像恒星那样发生核聚变反应。
行星通常指自身不发光,环绕着恒星的天体。其公转方向常与所绕恒星的自转方向相同。
扩展资料
恒星在燃烧尽星核区的氢之后,就熄火,这时核心区主要是氦,它是燃烧的产物,外围区的物质主要是未经燃烧的氢,核心熄火后恒星失去了辐射的能源,它便要引力收缩是一个起关键作用的因素。
一个核燃烧阶段的结束,表明恒星内各处温度都已低于在该处引起点火所需要的温度,引力收缩将使恒星内各处的温度升高,这实际上是寻找下一次核点火所需要的温度,引力收缩将使恒星内各处的温度全面的升高,主序后的引力收缩首先点着的不是核心区的氦;
而是核心与外围之间的氢壳,氢壳点火后,核心区处于高温状态,而仍没核能源,它将继续收缩。这时,由于核心区释放的引力位能和燃烧中的氢所释放的核能,都需要通过外围不燃烧的氢层必须剧烈地膨胀,即让介质辐射变得更透明,来排出多余的热能来维持热平衡。
而氢层膨胀又使恒星的表面温度降低了,所以这是一个光度增加、半径增加、而表面变冷的过程,这个过程是恒星从主星序向红巨星过渡,过程进行到一定程度,氢区中心的温度将达到氦点火的温度,于是又过渡到一个新阶段--氦燃烧阶段。
参考资料:百度百科-恒星
参考资料:百度百科-行星