新能源的材料有哪些

01

土壤

如果你想用夯土或土砖建造墙，最大优点是材料非常多、免费并且不用搬运到施工现场。不利的一面是，你很难找到一个会这项技术的工匠。

.02

真空隔热板

在一英寸（2.54厘米）的面板上，真空隔热板（VIP）的隔热效果是传统材料的7倍。这很可能是终极隔热板技术。然而，目前它只被用在商业化的工业制冷和专门的容器上。

真空隔热板看起来像是老的NASA电影里的航天器技术。它是个银色质地的矩形物体，由芯材和密封层组成。制造商可以任意调节板的大小。

03

低辐射（Low-E）玻璃

低辐射（Low-E）中的字母E代表辐射率，这些玻璃上的无色金属氧化物涂层在冬天可以把热量保持在房间内，而在夏天的时候可以把热量隔绝在房间外面。

通常，这种涂层用到没有双层窗户房间的外部防风玻璃上。这种技术分为软涂层和硬涂层。软涂层在两层玻璃中间，硬涂层在外面。

04

回收木材/塑料复合板

有没有想过塑料袋都去了哪里？如果你回收了它们，它们有可能出现在你的下一个天台建筑上或者本地的操场上。

据全美住宅建筑商协会称，相比传统处理的木材，木纤维和废塑料按照对半的比例结合会更加耐用，并且毒性更小。这种材料也比纯塑料板材更坚硬，因为木纤维得到的加强。

虽然复合板材不会发霉和腐烂，但比起塑料板材它在低温下会更硬，高温下会更软。而且比传统处理的板材产品，它明显贵了很多。

.05

结构保温板

想一下奥利奥曲奇饼干，你就可以想到结构保温板（SIP）大概什么样子了。结构保温板由一层隔热泡沫塑料做成的，这层塑料被夹在胶合板、刨花板或者水泥板中间。

如今，几乎所有的太阳能电池都是由高纯度硅制成的。这是一项成熟的技术，近年来由于规模经济，制造成本大幅下降。然而，硅的效率有一个上限。一个由Ted Sargent教授领导的团队正在研究互补材料，这种材料可以通过吸收硅所不吸收的波长来增强硅的太阳能收集潜力。

Sargent教授说：“我们实验室所追求的两项技术是钙钛矿晶体和量子点。”这两种方法都适用于溶液处理。想象一下，一种“太阳能墨水”可以印刷到柔性塑料上，制造出低成本、可弯曲的太阳能电池。我们还可以在硅太阳能电池的前后阶段组合它们，以进一步提高它们的效率。”

钙钛矿和量子点面临的主要挑战之一是稳定性。在室温下，某些类型的钙钛矿经历了3D晶体结构的调整，使它们变得透明——它们不再完全吸收太阳辐射。

对于量子点来说，必须覆盖一层被称为钝化层的薄层。这个层——只有一个分子厚——可以防止量子点互相粘在一起。但是超过100摄氏度的温度会破坏钝化层，导致量子点聚集或聚集在一起，破坏它们采光的能力。

发表在《自然》杂志上的一篇论文中，Sargent实验室的一组研究人员报告了一种结合钙钛矿和量子点的方法，这种方法可以稳定两者。

该论文的主要作者刘梦霞说：“在我们这样做之前，人们通常试图分别应对这两个挑战。”

“研究已经证明混合结构的成功发展，这种混合结构结合了钙钛矿和量子点，这启发我们考虑到，如果两种材料共享相同的晶体结构，它们可能会彼此稳定。”刘说，她现在是剑桥大学的博士后研究员。

刘和他的团队建造了两种混合材料。一种主要是量子点，其体积约为15%的钙钛矿，用于将光转化为电能。另一种主要是以体积计量子点小于15%的钙钛矿，更适合将电转化为光，例如，作为发光二极管（LED）的一部分。

研究小组能够证明，富含钙钛矿的材料在环境条件（25摄氏度和30%湿度）下保持稳定6个月，比仅由同一钙钛矿组成的材料寿命长约10倍。对于量子点材料，当加热到100℃时，纳米颗粒的聚集度比未经钙钛矿稳定的纳米颗粒低5倍。

“这很好地证明了我们的假设，”刘说。这是一个超出我们预期的令人印象深刻的结果。

新的研究结果证明了这类混合材料可以提高材料的稳定性。在未来，刘希望太阳能电池制造商能够采取她的想法，并进一步改进，以创造新的太阳能电池技术，满足所有与传统硅相同的标准。

“工业研究人员可以用不同的化学元素来形成钙钛矿或量子点，”刘说。我们所展示的是，这是一个有前途的策略，可以改善这类结构的稳定性。”

“作为太阳能材料，钙钛矿已经显示出巨大的潜力；但需要基本的解决方案，将其转化为稳定和坚固的材料，以满足可再生能源行业的苛刻要求，”杰弗里C.格罗斯曼说，他是莫顿和克莱尔·古尔德，环境系统的家庭教授，同时也是麻省理工学院材料科学与工程系德学院的一名教授。麻省理工学院此次并未参与研究。多伦多的研究显示了一个令人兴奋的新途径，以促进对稳定钙钛矿晶体相的理解和成就。”

刘将这一发现部分归功于团队中的协作环境，其中包括来自许多学科的研究人员，包括化学、物理和她自己的材料科学领域。

她说：“钙钛矿和量子点具有独特的物理结构，这些材料之间的相似性通常被忽视。这一发现表明，当我们结合来自不同领域的想法时，可能会发生什么意想不到的火花。”

你好，算是。

相变储能材料将暂时不用的能量储存起来，到需要时再将其释放，从而可以缓解能量供与求之间的矛盾，节约能源，因此受到越来越广泛的重视和深入的研究。介绍了相变材料在太阳能、建筑、纺织行业、农业等工业与民用方面的应用，概括和评述了相变储能复合材料的制备方法厦其研究进展，指出当前存在的问题以厦目前值得深入研究的课题。

随着全球工业的高速发展，自从20世纪70年代出现了能源危机及大量的能源消耗导致的环境污染和温室效应，人们一直在研究高效能源、节能技术、可再生环保型能源、太阳能利用技术等。

相变储能是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，也是常用于缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方式，在太阳能的利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用、工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，目前已成为世界范围内的研究热点。利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，有助于提高能效和开发可再生能源，是近年来能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。

相变储能材料是指在其物相变化过程中，可以与外界环境进行能量交换(从外界环境吸收热量或者向外界环境放出热量)，从而达到控制环境温度和利用能量的目的的材料。与显热储能相比，相变储能具有储能密度高、体积小巧、温度控制恒定、节能效果显著、相变温度选择范围宽、易于控制等优点，在航空航天、太阳能利用、采暖和空调、供电系统优化、医学工程、军事工程、蓄热建筑和极端环境服装等众多领域具有重要的应用价值和广阔的前景。

1相变储能材料

20世纪30年代以来，特别是受70年代能源危机的影响，相变储热(LTEs)的基础理论和应用技术研究在发达国家(如美国、加拿大、日本、德国等)迅速崛起并得到不断发展。材料科学、太阳能、航天技术、工程热物理、建筑物空调采暖通风及工业废热利用等领域的相互渗透与迅猛发展为LTEs研究和应用创造了条件。LTES具有储热密度高、储热放热近似等温、过程易控制的特点。潜热储热是有效利用新能源和节能的重要途径。提高储热系统的相变速率、热效率、储热密度和长期稳定型是目前面临的重要课题。研究潜热储热的核心是研究材料的相变传热过程。

2相变储能材料的机理

相变材料从液态向固态转变时，要经历物理状态的变化，在这两种相变过程中，材料要从环境中吸热，反之，向环境放热。

在物理状态发生变化时可储存或释放的能量称为相变热，发生相变的温度范围很窄。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变。大量相变热转移到环境中时产生了一个宽的温度平台，该温度平台的出现体现了恒温时间的延长，并可与显热和绝缘材料区分开来(绝缘材料只提供热温度变化梯度)。相变材料在热循环时储存或释放显热。

相变材料在熔化或凝固过程中虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。以冰一水的相变过程为例，对相变材料在相变时所吸收的潜热以及普通加热条件下所吸收的热量作一比较：当冰融解时，吸收335J／g的潜热，当水进一步加热.每升高1℃，它只吸收大约4J／g的能量。因此，由冰到水的相变过程中所吸收的潜热几乎比相变温度范围外加热过程的热吸收高80多倍。除冰一水之外，已知的天然和合成的相变材料超过500种，且这些材料的相变温度和储热能力各不相同。把相变材料与普通建筑材料相结合，还可以形成一种新型的复合储能建筑材料。这种建材兼备普通建材和相变材料两者的优点。

目前，采用的相变材料的潜热达到170J/g左右，而普通建材在温度变化1℃时储存同等热量将需要190倍相变材料的质量。因此，复合相变材料具有普通建材无法比拟的热容，对于房间内的气温稳定及空调系统工况的平稳是非常有利的。

相变材料应具有以下几个特点：凝固熔化温度窄，相变潜热高，导热率高，比热大，凝固时无过冷或过冷度极小，化学性能稳定，室温下蒸气压低。此外，相变材料还需与建筑材料相容，可被吸收。

3相变储能材料的应用领域

相变储能材料在许多领域具有应用价值，包括太阳能利用、电力调峰、废热利用、跨季节储热和储冷、食物保鲜、建筑隔热保温、电子器件热保护、纺织服装、农业等等。

3.1在太阳能方面的应用

太阳能清洁、无污染，而且取用方便。利用太阳能是解决能源危机的重要途径之一。但是由于到达地球表面的太阳辐射能量密度并不高，而且受地理、昼夜和季节等规律性变化的影响，及阴晴云雨等随机因素的制约，其辐射强度也不断发生变化，而且具有稀薄性、非连续性和不稳定性。所以为了保持供热或供电装置稳定不问断地运行，就需要通过贮热装置把太阳能贮存起来，在太阳能不足时再释放出来，从而满足生产、生活用能连续和稳定供应的需要。一些工业发达的国家昼夜用电存在“谷峰差”，可以利用相变材料在夜间储存能量(电能转化的热能或者冷能)，到白天用电高峰时再释放出来使用，缓解电网负荷。

相变储能材料即可满足这一要求。例如美国管道系统公司(Pipe System Inc.)应用CaCl2·6H2O作为相变储能材料制成贮热管，用来贮存太阳能和回收工业中的余热。该公司称：100根长15cm、直径9crn的聚乙烯贮热管就能满足一个家庭所有房间的取暖需要。法国ElFUnion公司和美国的太阳能公司(SOlar Inc.)用NaSO4·10H2O作相变材料来储存太阳能，也都是应用较成功的实例。

3 2在生态建筑业方面的应用

有关资料显示：社会一次能源总消耗量的1／3用于建筑领域。提高建筑领域能源使用效率，降低建筑能耗，对于整个社会节约能源和保护环境都具有显著的经济效益和社会影响。生态建筑是可持续发展的重要手段之一。在生态建筑中，相变储能复合材料可以帮助利用太阳能、季节温差能等可再生能源，有效降低建筑物室内温度波动、缩减各种热能设备、降低能源支出和提供健康舒适的室内环境}可以利用低峰电力、削峰填谷，降低电能消耗，缓解电力紧张。尤其是近年来，随着高层建筑的快速发展，大量采用轻质建筑材料，而轻质建筑材料的热容比较低，不利于平抑室内温度波动。在轻质建筑材料中加入相变材料是解决这一问题的有效方法。

此外，利用相变材料作为室内保温装置已进入实用阶段。在有暖气的室内安装相变材料蓄热器后，当通人暖气时，它会把热贮存起来；当停止送暖气时，它会放出热量，维持室内的温度较为恒定。如果在室内的地板和天花板使用相变材料，由于相变材料的贮热和放热作用，则可将室内温度梯度降低到小于5℃的舒适状态。相变材料还可用在空调节能建筑上，这是一种比较新的应用，通过在墙、屋顶、门窗、地板中“加人”相变材料，可提高空调的使用效率，节约能源，而且室内环境的舒适度也得到了提高。

相变储能复合材料在建筑领域中一个很有前景的应用方式是将相变材料与现存的通用多孔建筑材料复合，即将相变材料储藏在多孔建筑材料中，使这些建筑材料同时具有承重和储能的双重功能，成为结构一功能一体化建筑材料。采用这样的多功能建筑材料，在为建筑增加功能的同时，无需占用额外建筑空间，降低了建筑成本，是一种性价比较高的新型建筑材料，具有明显的市场竞争力。

3.3在服装纺织品方面的应用

根据人体的冷热舒适特点，结合气候条件的差异，选择相变温度适当的相变材料，可以为人体有效地提供一个舒适的微气候环境，提高生活质量和工作效率。美国Kallsas州立大学的shim等研究表明，含相变材料的纺织品能使人体在较长时间内处于舒适状态。在纺织服装中加入相变储能材料可以增强服装的保暖功能，甚至使其具有智能化的内部温度调节功能。把相变材料掺人纺织品后，如果外界环境升高，则相变材料熔化而吸收热能，使得体表温度不随外界环境升高而升高；如果外界环境降低，则相变材料固化而放出热能，使得体表温度不随外界环境降低而降低。

对以严寒气候，宜选择相变温度为18.3～29.4℃的相变材料；对以温暖气候，宜选择相变温度为26.7～37.7℃的相变材料；对以炎热气候.宜选择相变温度为32.2～43.3℃的相变材料。固液相变储能材料在液态时容易流动散失，所以其应用于纺织品时必须采用微胶囊化的形式，即微胶囊相变材料MPcMs。制备微胶囊的物理工艺主要有：喷射烘干、离心流失床或涂层处理。石蜡类烷烃和聚乙二醇是常用于纺织品的相变材料。目前这方面的代表是Outlast公司发明的相变储能纤维——outlast fiber。0utlast fiber是一种采用微胶囊技术生产的特殊纤维，根据使用要求可以具有不同的相变温度。

3.4在农业上的应用

温室在现代农业中有着举足轻重的地位，它在克服恶劣的自然气候、拓展农产品品种和提高农业生产技翠等方面具有重要的价值。温室的核心是控制适宜农作物生长的温度和湿度环境。1987年11月我国在河北省安国县设计建造了一座农用太阳能温室，内部设置的潜热蓄热增温器就是利用相变材料的潜热特性。潜热蓄热增温器储存农用栽培温室中自天过量的太阳能，当夜晚温度下降到定范围后释放出储存的这部分热能，使天之中温室内温度曲线的高峰区有所下降，而低谷区有所上升，昼夜之间的温差变小。这既保证冬季蔬菜等作物的正常生长，叉不需另设常规燃料增温设备，节约了蒸气锅炉、燃油暖风机等基本建设投资和日常燃料的消耗。结果表明，温室冬季夜间最低温度可以提高6℃，增温效果明显。

日本专利报道，用NaSO4·10H2O、NaCO3·10H2O、CH3COONa·3H2O作相变材料，用硼砂作过冷抑制剂，用交联聚丙烯酸钠作分相防止剂，制成在20℃相变的储能相变材料。该材料可用于园艺温室的保温。

在农业上，最先采用的相变材料是CaCl·6H2O，随后又尝试了NaSO4·10H2O、石蜡等。研究结果表明：相变材料不仅能为温室储藏能量，还具有自动调节温室内湿度的功能，能够减少温室的运行费用和降低能耗。

4相变储能复合材料的研究现状

单一的相变材料存在很多缺点，如绝大多数无机物相变材料具有腐蚀性，相变过程中存在过冷和相分离的缺点。为防止无机物相变材料的腐蚀，储热系统必须采用不锈钢等特殊材料制造，从而增加了制造成本；为抑制无机物相变材料在相变过程中的过冷和相分离，需通过大量试验研究，寻求好的成核剂和稳定剂。因此，相变材料通常是由多组分构成的，包括主储剂和相变点调整剂、防过冷剂、防相分离剂和相变促进剂组分。有机物相变材料则因相变潜热低，易挥发、易燃烧、价格昂贵，特别是其热导率较低、相变过程中的传热性能差，在实际应用中通常采用添加高热导率材料如铜粉、铝粉或石墨等作为填充物以提高热导率，或采用翅片管换热器依靠换热面积的增加来提高传热性能，但这些强化传热的方法均未能解决有机相变材料热导率低的本质问题。

近年来，为了克服单一相变储能材料的缺点，更好地发挥其优点，复合相变材料应运而生。它既能有效克服单一的无机物或有机物相变材料存在的缺点，又可以改善相变材料的应用效果，拓展其应用范围。目前相变储能材料的复合方法有以下几种。

4.1胶囊型相变材料

为了解决相变材料在发生固一液相变后液相的流动泄漏问题，特别是对于无机水合盐类相变材料还存在的腐蚀性问题，人们设想将相变材料封闭在球形的胶囊中，制成胶囊型复合相变材料来改善应用性能。

其中，溶胶一凝胶法(Sol—gel)就是近年来发展比较迅速的一种。溶胶一凝胶工艺是一种独特的材料合成方法，它是将前驱体溶于水或有机溶剂中形成均质溶液，然后通过溶质发生水解反应生成纳米级的粒子并形成溶胶，溶胶经蒸发干燥转变为凝胶来制备纳米复合材料。它与传统共混方法相比较具有一些独特的优势：①反应用低粘度的溶液作为原料，无机一有机分子之间混合相当均匀，所制备的材料也相当均匀，这对控制材料的物理性能与化学性能至关重要；②可以通过严格控制产物的组成，实行分子设计和剪裁；③工艺过程温度低，易操作；④制备的材料纯度高。

林怡辉等采用溶胶—凝胶法，以二氧化硅作母材、有机酸作相变材料，合成复合相变材料。二氧化硅是理想的多孔母材，能支持细小而分散的相变材料，加入适合的相变材料后，能增进传热、传质，其化学稳定和热稳定性好。有机酸作相变材料克服了无机材料易腐蚀、存在过冷的缺点，而且具有相变潜热大、化学性质稳定的优点。

Lee Hyoen Kook研究出一种球形储热胶囊。其制备方法如下：先将无机水合盐类相变材料(如三水乙酸钠)与一定量的成核剂和增稠剂混合均匀后，制成直径为0.1～3mm的球体作为核，然后再在球形相变材料核的外表面涂覆1层憎水性的蜡膜以及1～3层聚合物膜，最后得到直径在0.3～10mm之间的胶囊型相变材料。

采用胶囊化技术制备胶囊型复合相变材料能有效解决相变材料的泄漏、相分离以及腐蚀性等问题，但胶囊体的材料大都采用热导率较低的高分子物质，从而降低了相变材料的储热密度和热性能。此外，寻求工艺简单、成本低以及便于工业化生产的胶囊化工艺也是需要解决的难题。

4.2与高分子材料复合制备定形相变材料

为了克服传统的相变材料在实际应用中需要加以封装或使用专门容器以防止其泄漏的缺陷，近年来，出现了将有机相变材料与高分子材料进行复合，制备出在发生相变前后均呈固态而保持形体不变的定形相变材料。

其中一种制备工艺是将相变材料(如石蜡)与高分子物质(如聚乙烯)按一定比例在热炼机上进行加热共混。肖敏等将石蜡与一热塑性体苯乙烯丁二烯苯乙烯三嵌段共聚物(sBs)复合，制各了在石蜡熔融态下仍能保持形状稳定的复合相变材料。复合相变材料保持了纯石蜡的相变特性，其相变热焓可高达纯石蜡的80％。复合相变材料的热传导性比纯石蜡好，因此其放热速率比纯石蜡快，但由于sBs的引人，其对流传热作用削弱，所眦蓄热速率比纯石蜡慢。在复合相变材料中加入导热填料膨胀石墨后，其热传导性进一步提高，以传导传热为主的放热过程更快，放热速率比纯石蜡提高了1.5倍；而在以对

流传热为主的蓄热过程中，由于热传导的加强效应与热对流减弱效应相互抵消，保持了原来纯石蜡的平均蓄热速率。

这样既充分发挥了定形固液相变材料的优点：无需容器盛装，可直接加工成型，不会发生过冷现象，使用安全方便；也克服了固一液相变材料明显的缺陷：在相变介质中加入热导率较低的聚合物载体后，导致本来热导率就不高的有机相变材料的热导率更低了，并且还造成整个材料蓄热能力的下降。

4.3利用毛细管作用将相变材料吸附到多孔基质中

利用具有大比表面积微孔结构的无机物作为支撑材料，通过微孔的毛细作用力将液态的有机物或无机物相变储热材料(高于相变温度条件下)吸人到微孔内，形成有机／无机或无机／有机复合相变储热材料。在这种复台相变储热材料中，当有机或无机相变储热材料在微孔内发生固一液相变时，由于毛细管吸附力的作用，液态的相变储热材料很难从微孔中溢出。

多孔介质种类繁多，具有变化丰富的孔空间，是相变物质理想的储藏介质。可供选择的多孔介质包括石膏、膨胀粘土、膨胀珍珠岩、膨胀页岩、多孔混凝土等。采用多孔介质作为相变物质的封装材料可使复合材料具有结构功能一体化的优点，在应用上可节约空间，具有很好的经济性。多孔介质内部的孔隙非常细小，可以借助毛细管效应提高相变物质在多孔介质中的储藏可靠性。多孔介质还将相变物质分散为细小的个体，有效提高其相变过程的换热效率。

5相变储能材料存在的问题和应用展望

5.1存在的问题

我国现阶段相变储能材料的研究和应用方面仍然存在以下一些问题。

(1)相变储能材料的耐久性问题。这个问题主要分为三类。首先，相变材料在循环相变过程中热物理性质的退化。其次，相变材料从基体材料中泄露出来，表现为在材料表面结霜。另外，相变材料对基体材料的作用，相变材料相变过程中产生的应力使得基体材料容易破坏。

(2)相变储能材料的经济性问题。这也是制约其广泛应用于建筑节能领域的障碍，表现为各种相变储能材料及相变储能复合材料价格较高，导致单位热能的储存费用上升，失去了与其他储热方法的比较优势。

(3)相变储能材料的储能性能问题。储能性能有待更进一步地提高。特别是对于相变储能复合材料来说，为了使储能体更加小巧和轻便，要求相变储能复合材料具有更高的储能性能，目前的槽变储能复合材料的储能密度普遍小于120J／g。有学者预测，通过增加相变物质在复合材料中的含量和选择相变焓更高的相变物质，在未来数年内，将有可能将相变储能复合材料的储能密度提高到150～200J／g。

5.2应用展望

相变储能材料的开发已逐步进入实用阶段，主要用于控制反应温度、利用太阳能、储存工业反应中的余热和废热。低温储能主要用于废热回收、太阳能储存及供暖和空调系统。高温储能用于热机、太阳能电站、磁流体发电及人造卫星等方面。此外，固一固相变储能材料主要应用在家庭采暖系统中，与水合盐相比，具有不泄漏、收缩膨胀小、热效率高等优点，能耐3000次以上的冷热循环(相当于使用寿命25年)}把它们注入纺织物，可制成保温性能好、重量轻的服装}可用于制作保温时间比普通陶瓷杯长的保温杯}含有这种相变材料的沥青地面或水泥路面，可以防止道路、桥梁结冰。因此，它在工程保温材料、医疗保健产品、航空航天器材、军事侦察、日常生活用品等方面具有广阔的应用前景。今后相变储能材料的发展主要体现在以下几个方面：

(1)进一步筛选符合环保的低价的有机相变储能材料，如可再生的脂肪酸及其衍生物。对这类相变材料的深入研究，可以进一步提升相变储能建筑材料的生态意义。

(2)开发复合相变储热材料是克服单一无机或有机相变材料不足、提高其应用性能的有效途径。

(3)针对相变材料的应用场合，开发出多种复合手段和复合技术，研制出多品种的系列复合相变材料是复合相变材料的发展方向之一。

(4)开发多元相变组合材料。在同一蓄热系统中采用相变温度不同的相变材料合理组合，可以显著提高系统效率，维持相变过程中相变速率的均匀性。这对于蓄热和放热有严格要求的蓄能系统具有重要意义。

(5)进一步关注高温储热和空调储冷。美国NAsA Lewis研究中心利用高温相变材料成功地实现了世界上第一套空间太阳能热动力发电系统2kw电力输出，标志这一重要的空间电力技术进入了新的阶段。太阳能热动力发电技术是一项新技术，是最有前途的能源解决方案之一，必将极大地推动高温相变储热技术的发展。另外.低温储热技术是当前空调行业研究开发的热点，并将成为重要的节能手段。

(6)纳米复合材料领域的不断发展为制备高性能复合相变储热材料提供了很好的机遇。纳米材料不仅存在纳米尺寸效应，而且比表面效应大，界面相互作用强。利用纳米材料的特点制备新型高性能纳米复合相变储热材料是制备高性能复合相变材料的新途径。

复合新材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一，尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性，许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩，大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力，在国内思嘉新材料开发的复合新材料代表了国内的较高水平。除在军事领域，在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。

中国复合新材料的发展

中国复合材料发展潜力很大，但须处理好以下热点问题。复合材料创新

复合材料创新包括复合材料的技术发展、复合材料的工艺发展、复合材料的产品发展和复合材料的应用，具体要抓住树脂基体发展创新、增强材料发展创新、生产工艺发展创新和产品应用发展创新。到2007年，亚洲占世界复合材料总销售量的比例将从18%增加到25%，亚洲人均消费量仅为0.29kg，而美国为6.8kg，亚洲地区具有极大的增长潜力。

聚丙烯腈基纤维发展

中国碳纤维工业发展缓慢，从CF发展回顾、特点、国内碳纤维发展过程、中国PAN基CF市场概况、特点、“十五”科技攻关情况看，发展聚丙烯腈基纤维既有需要也有可能。

玻璃纤维结构调整

中国玻璃纤维70%以上用于增强基材，在国际市场上具有成本优势，但在品种规格和质量上与先进国家尚有差距，必须改进和发展纱类、机织物、无纺毡、编织物、缝编织物、复合毡，推进玻纤与玻钢两行业密切合作，促进玻璃纤维增强材料的新发展。

开发能源、交通用复合材料市场

一是清洁、可再生能源用复合材料，包括风力发电用复合材料、烟气脱硫装置用复合材料、输变电设备用复合材料和天然气、氢气高压容器；二是汽车、城市轨道交通用复合材料，包括汽车车身、构架和车体外覆盖件，轨道交通车体、车门、座椅、电缆槽、电缆架、格栅、电器箱等；三是民航客机用复合材料，主要为碳纤维复合材料。热塑性复合材料约占10%，主要产品为机翼部件、垂直尾翼、机头罩等。中国未来20年间需新增支线飞机661架，将形成民航客机的大产业，复合材料可建成新产业与之相配套；四是船艇用复合材料，主要为游艇和渔船，游艇作为高级娱乐耐用消费品在欧美有很大市场，由于中国鱼类资源的减少、渔船虽发展缓慢，但复合材料特有的优点仍有发展的空间。 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，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，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，如上海浦东国际机场的高速列车；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。 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。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。 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。 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。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）广泛采用的铌铁硼（Nd-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，所以成为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。 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。

“纳米球”润滑剂：全称 “原子自组装纳米球固体润滑剂”，是具有二十面体原子团簇结构的铝基合金 成分并采用独特的纳米制备工艺加工而成的纳米级润滑剂。采用高速气流粉碎技术，精确控制添加剂的颗粒粒度，可在摩擦表面形成新表面，对机车发动机产生修复作用。其成分设计及制备工艺具有创新性，填补了润滑油合金基添加剂的空白技术。在机车发动机加入纳米球，可以起到节省燃油、修复磨损表面、增强机车动力、降低噪音、减少污染物排放、保护环境的作用。

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。

中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。

摘 要：本文通过新能源——生物质能的概述，初步展示其性质特点。同时，结合当下时事，论述其在新农村建设中起到的作用来证明新农村的建设离不开生物质能的应用与发展，重点讲述了秸秆在实际应用中的途径与意义。而生物质能作为一种无污染，效益高的新性能源，通过查阅相关文献了解到其发展过程中存在的主要问题进行分析研究,进而提出了几点对策。

关键词：生物质能，新农村建设，秸秆应用，现状分析

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。

生物质能特点

1) 可再生性

生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用；

2) 低污染性

生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；

3) 广泛分布性

缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能；

4) 生物质燃料总量十分丰富。

生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。

生物质能应用

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到下世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40％以上。

目前人类对生物质能的利用，包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440～1800亿吨( 干重 )，其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3～8倍。但是尚未被人们合理利用，多半直接当薪柴使用，效率低，影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭 ，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技术培育能源植物，发展能源农场。

新农村建设离不开新能源发展

中国是一个农业大国，农村人口占大多数，因此农村和农民问题是关系到国家稳定与发展的关键性问题。近年来，随着农村经济的发展，农民生活水平不断提高，广大农村对于能源的需求量也在不断上升，传统能源的大量使用造成了严重的污染问题，同时日益增大的农村能源需求量也给我国本已严峻地能源形势带来了更大的挑战。根据《2004年世界BP能源统计年鉴》提供的资料,2003年世界石油探明总储量为1567亿吨，中国石油探明总储量仅占世界的2.1%，但中国的石油年消费量却占到了世界的7.6%,2003年中国石油对外依存度达到了35%,专家预计这一数字到2020年将达到60%。同时我国农村许多地区风能、太阳能、生物质能源丰富，蕴含着发展新能源的巨大潜力，因此，将可持续发展理念引入农村能源利用领域，大力推进新能源建设，则是解决农村能源与环境之间矛盾的有效途径。

新农村建设是我国现代化进程中的重大历史任务，目的在于改善农村生态环境，提高农民生活质量。其中一项重要措施就是大力发展循环农业，开发使用新能源。过去对于农村能源有一个十六字方针，即“因地制宜，多能互补，综合利用，讲求效益”，这是在短缺经济的背景下，针对能源危机而提出来的。目前，我国农村的社会、经济及其能源供需结构形势发生了重大变化，大量商品能源进入农村市场，农村能源面临着结构升级和如何现代化的问题，原十六字方针因缺少生态观和市场观，已不符合现时和未来农村能源可持续发展的实际。因而开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国80％人口生活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加，但生物质能仍占有重要地位。1998年农村生活用能总量3.65亿吨标煤，其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤，占56.7％。因此发展生物质能技术，为农村地区提供生活和生产用能，是帮助这些地区脱贫致富，实现小康目标的一项重要任务。

1991年至1998年，农村能源消费总量从5.68亿吨标准煤发展到6.72亿吨标准煤，增加了18.3％，年均增长2.4%。而同期农村使用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户，增加了2倍多，年增长达17.7％，增长率是总量增长率的6倍多。可见随着农村经济发展和农民生活水平的提高，农村对于优质燃料的需求日益迫切。传统能源利用方式已经难以满足农村现代化需求，生物质能优质化转换利用势在必行。

生物质能在新农村建设中的应用意义

生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能储存在生物质内部的能量。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能，它通常包括以下几个方面：一是木材及森林工业废弃物；二是农业废弃物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工业有机废弃物；六是动物粪便。在世界能耗中，生物质能约占14％，在不发达地区占60％以上。全世界约25亿人的生活能源的90％以上是生物质能。

以秸秆产能技术为例，秸秆产能是生物质能里面具有代表性的一种。秸秆属可再生能源，年复一年可保证能源的永续利用。有资料介绍，植物在燃烧过程中放出二氧化碳，但它在生长过程中要吸收二氧化碳，这放出和吸收是基本平衡的，所以对环境保护有利。同时从秸秆的化学成分和热值看亦有它的优势，将它燃烧产生的灰分不小于10%，而且灰分还是一种好的农作物所需的肥料，是发展循环经济的好项目。农作物的成熟期主要集中在春季和秋季，由于它们的生长期和成熟期与气候密切相关，因地区不同也有一些差异。我国秸秆的产生量主要集中在春末或春夏交替期、夏末或夏秋交替期及秋季。由于中国土地辽阔，秸秆的收获时间也存在一定的差异，但趋势是一致的。这里所谈季节性主要针对农作物成熟时产生的秸秆，至于农作物收获后，经过加工过程产生的生物质资源如稻壳等不在此列，它根据粮食的市场需求加工产生。以上秸秆产生的特点将对开发利用秸秆的管理和技术方面带来重大影响。当然对于一些具体情况，应该具体问题具体分析处理。

从实际应用来说，秸秆作为能源原材料可用于制作秸秆煤或者用于秸秆发电。秸秆煤比起普通煤炭，秸秆煤不仅投入小、生产安全，还具有易燃耐燃、热效率高、残渣少等特点，在新农村建设中推广秸秆煤，不仅能使农村的生态环境得到保护，而且能使生产秸秆煤的农民家庭带来丰厚的利润回报。目前利用秸秆发电的途径有两种：一是秸秆气化发电，二是秸秆直接燃烧发电，用得最广泛的是秸秆直接燃烧发电。秸秆发电与常规的火力发电的不同之处主要是燃料不同引起燃烧系统的变化，重点是燃烧设备的变化，而热力系统的其余部分和电气系统与常规一般火电厂类同。秸秆燃烧的另一途径是利用已经运行电厂中的锅炉进行掺烧，这既可节约煤，又可增加秸秆利用的途径。各地电厂所配炉型不同，可以由秸秆的各种成型来满足不同炉型锅炉燃烧要求。有一种在煤粉炉中掺烧秸秆的思路是炉膛中下部稍加改造增加一块炉排烧秸秆，称之为联合燃烧。还有对将按要求被关闭的小型火力发电厂，可以对其锅炉改造或重新建设锅炉装置，改造成为生物质能电厂，这也是有利的途径。在新农村建设中使用秸秆发电，能够有利于减轻农民的负担，同时可以有利于保护环境。

生物质能在新农村建设的现状与发展对策

我国政府历来重视生物质能的开发利用,将其作为能源领域的一个重要方面,纳入了国家能源发展的基本政策之中,先后签署了《里约宣言》、《气候变化框架公约》等国际公约,颁布了《中国21 世纪议程》和《中国环境与发展十大对策》,在十届全国人大第四次会议通过了《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》,确定了可再生能源的发展目标,并提出要实行优惠的财税、投资政策和强制性市场份额政策,鼓励生产与消费可再生能源,提高可再生能源在一次能源消费中的比重,出台了一些支持可再生能源技术发展的政策性文件,这些都有力地推动着可再生能源(包括生物质能)的发展。十一届全国人大常委会第十次会议对可再生能源法修正案(草案)进行了初次审议。在审议中，常委会组成人员建议———大量消费煤炭造成环境污染， 农作物秸秆等发电利国利民。但现实却是，我国可作为能源使用的农作物秸秆、林业剩余物等却大量被废弃。资料显示，每年全国可作为能源使用的农作物秸秆资源量约为1．5亿吨标准煤，林业剩余物资源量约2亿吨标准煤，小桐子(麻疯树)、油菜籽、蓖麻、漆树、黄连木和甜高粱等油料植物和能源作物潜在种植面积，理论上可满足年产5000万吨生物液体燃料的原料需求。工业有机废水和畜禽养殖场废水资源量，理论上可以生产沼气近800亿立方米，相当于5700万吨标准煤。但到2008年底，全国生物质发电装机容仅315万千瓦，其中蔗渣发电170万千瓦，碾米厂稻壳发电5万千瓦，城市垃圾焚烧发电40万千瓦，秸秆、林木废弃物发电55万千瓦。

生物质能源技术同其他新能源技术一样,在其发展的进程中面临着众多的问题。概括而言,这些问题主要有两类:一类是共同性的问题,即绝大多数生物质能源都面临的问题另一类是特殊性问题,即生物质能各个领域中某些技术所面临的特殊问题,一般来说,由于生物质能源技术多种多样,其工艺特征不同、发展阶段不同、市场的取向不同,因此在发展过程中所面临的问题也有所不同。从共性上分析,主要存在以下几个主要问题。分别是：思想认识不到位，技术研发。创新能力弱，政府配套政策不健全，资金缺口大。投融资体系单一，市场体系建设不完善。针对这些存在的问题，为了生物质能的发展应需要做到：提高认识、理清思路、加大宣传，加强人才能力建设、加大科研投入,搞好试验示范，开展资源评价、调整种植业结构、发展能源作物。完善相关的法律法规，吸收外国的成功经验等等。

在呼唤环保建设的今天，无污染的生物质能将会成为热门的能源，为新农村建设带来经济性和环保性的双效收益。总而言之，生物质能是可再生能源，它的应用对于新农村建设有重大的意义，有利于环保工作的进行，而且产能的原材料数量多，分布广，有部分原材料还起到了变废为宝，回收利用等，加大应用生物质能的力度，能够促进调整能源结构，保障能源安全。当然，生物质能也不是没有缺点的，热值及热效率低，体积大而不易运输。直接燃烧生物质的热效率仅为10％一30％。这些缺点都需要技术的革新和政策的相应变动来进行改善，从而为新农村建设发展指向一条明亮的，无污染的发展道路。

生物质能与中国新农村建设

084386 汉语言文学 兰艳丽

摘 要：本文通过新能源——生物质能的概述，初步展示其性质特点。同时，结合当下时事，论述其在新农村建设中起到的作用来证明新农村的建设离不开生物质能的应用与发展，重点讲述了秸秆在实际应用中的途径与意义。而生物质能作为一种无污染，效益高的新性能源，通过查阅相关文献了解到其发展过程中存在的主要问题进行分析研究,进而提出了几点对策。

关键词：生物质能，新农村建设，秸秆应用，现状分析

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。

生物质能特点

1) 可再生性

生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用；

2) 低污染性

生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；

3) 广泛分布性

缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能；

4) 生物质燃料总量十分丰富。

生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。

生物质能应用

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到下世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40％以上。

目前人类对生物质能的利用，包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440～1800亿吨( 干重 )，其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3～8倍。但是尚未被人们合理利用，多半直接当薪柴使用，效率低，影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭 ，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技术培育能源植物，发展能源农场。

新农村建设离不开新能源发展

中国是一个农业大国，农村人口占大多数，因此农村和农民问题是关系到国家稳定与发展的关键性问题。近年来，随着农村经济的发展，农民生活水平不断提高，广大农村对于能源的需求量也在不断上升，传统能源的大量使用造成了严重的污染问题，同时日益增大的农村能源需求量也给我国本已严峻地能源形势带来了更大的挑战。根据《2004年世界BP能源统计年鉴》提供的资料,2003年世界石油探明总储量为1567亿吨，中国石油探明总储量仅占世界的2.1%，但中国的石油年消费量却占到了世界的7.6%,2003年中国石油对外依存度达到了35%,专家预计这一数字到2020年将达到60%。同时我国农村许多地区风能、太阳能、生物质能源丰富，蕴含着发展新能源的巨大潜力，因此，将可持续发展理念引入农村能源利用领域，大力推进新能源建设，则是解决农村能源与环境之间矛盾的有效途径。

新农村建设是我国现代化进程中的重大历史任务，目的在于改善农村生态环境，提高农民生活质量。其中一项重要措施就是大力发展循环农业，开发使用新能源。过去对于农村能源有一个十六字方针，即“因地制宜，多能互补，综合利用，讲求效益”，这是在短缺经济的背景下，针对能源危机而提出来的。目前，我国农村的社会、经济及其能源供需结构形势发生了重大变化，大量商品能源进入农村市场，农村能源面临着结构升级和如何现代化的问题，原十六字方针因缺少生态观和市场观，已不符合现时和未来农村能源可持续发展的实际。因而开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国80％人口生活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加，但生物质能仍占有重要地位。1998年农村生活用能总量3.65亿吨标煤，其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤，占56.7％。因此发展生物质能技术，为农村地区提供生活和生产用能，是帮助这些地区脱贫致富，实现小康目标的一项重要任务。

1991年至1998年，农村能源消费总量从5.68亿吨标准煤发展到6.72亿吨标准煤，增加了18.3％，年均增长2.4%。而同期农村使用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户，增加了2倍多，年增长达17.7％，增长率是总量增长率的6倍多。可见随着农村经济发展和农民生活水平的提高，农村对于优质燃料的需求日益迫切。传统能源利用方式已经难以满足农村现代化需求，生物质能优质化转换利用势在必行。

生物质能在新农村建设中的应用意义

生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能储存在生物质内部的能量。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能，它通常包括以下几个方面：一是木材及森林工业废弃物；二是农业废弃物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工业有机废弃物；六是动物粪便。在世界能耗中，生物质能约占14％，在不发达地区占60％以上。全世界约25亿人的生活能源的90％以上是生物质能。

以秸秆产能技术为例，秸秆产能是生物质能里面具有代表性的一种。秸秆属可再生能源，年复一年可保证能源的永续利用。有资料介绍，植物在燃烧过程中放出二氧化碳，但它在生长过程中要吸收二氧化碳，这放出和吸收是基本平衡的，所以对环境保护有利。同时从秸秆的化学成分和热值看亦有它的优势，将它燃烧产生的灰分不小于10%，而且灰分还是一种好的农作物所需的肥料，是发展循环经济的好项目。农作物的成熟期主要集中在春季和秋季，由于它们的生长期和成熟期与气候密切相关，因地区不同也有一些差异。我国秸秆的产生量主要集中在春末或春夏交替期、夏末或夏秋交替期及秋季。由于中国土地辽阔，秸秆的收获时间也存在一定的差异，但趋势是一致的。这里所谈季节性主要针对农作物成熟时产生的秸秆，至于农作物收获后，经过加工过程产生的生物质资源如稻壳等不在此列，它根据粮食的市场需求加工产生。以上秸秆产生的特点将对开发利用秸秆的管理和技术方面带来重大影响。当然对于一些具体情况，应该具体问题具体分析处理。

从实际应用来说，秸秆作为能源原材料可用于制作秸秆煤或者用于秸秆发电。秸秆煤比起普通煤炭，秸秆煤不仅投入小、生产安全，还具有易燃耐燃、热效率高、残渣少等特点，在新农村建设中推广秸秆煤，不仅能使农村的生态环境得到保护，而且能使生产秸秆煤的农民家庭带来丰厚的利润回报。目前利用秸秆发电的途径有两种：一是秸秆气化发电，二是秸秆直接燃烧发电，用得最广泛的是秸秆直接燃烧发电。秸秆发电与常规的火力发电的不同之处主要是燃料不同引起燃烧系统的变化，重点是燃烧设备的变化，而热力系统的其余部分和电气系统与常规一般火电厂类同。秸秆燃烧的另一途径是利用已经运行电厂中的锅炉进行掺烧，这既可节约煤，又可增加秸秆利用的途径。各地电厂所配炉型不同，可以由秸秆的各种成型来满足不同炉型锅炉燃烧要求。有一种在煤粉炉中掺烧秸秆的思路是炉膛中下部稍加改造增加一块炉排烧秸秆，称之为联合燃烧。还有对将按要求被关闭的小型火力发电厂，可以对其锅炉改造或重新建设锅炉装置，改造成为生物质能电厂，这也是有利的途径。在新农村建设中使用秸秆发电，能够有利于减轻农民的负担，同时可以有利于保护环境。

生物质能在新农村建设的现状与发展对策

我国政府历来重视生物质能的开发利用,将其作为能源领域的一个重要方面,纳入了国家能源发展的基本政策之中,先后签署了《里约宣言》、《气候变化框架公约》等国际公约,颁布了《中国21 世纪议程》和《中国环境与发展十大对策》,在十届全国人大第四次会议通过了《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》,确定了可再生能源的发展目标,并提出要实行优惠的财税、投资政策和强制性市场份额政策,鼓励生产与消费可再生能源,提高可再生能源在一次能源消费中的比重,出台了一些支持可再生能源技术发展的政策性文件,这些都有力地推动着可再生能源(包括生物质能)的发展。十一届全国人大常委会第十次会议对可再生能源法修正案(草案)进行了初次审议。在审议中，常委会组成人员建议———大量消费煤炭造成环境污染， 农作物秸秆等发电利国利民。但现实却是，我国可作为能源使用的农作物秸秆、林业剩余物等却大量被废弃。资料显示，每年全国可作为能源使用的农作物秸秆资源量约为1．5亿吨标准煤，林业剩余物资源量约2亿吨标准煤，小桐子(麻疯树)、油菜籽、蓖麻、漆树、黄连木和甜高粱等油料植物和能源作物潜在种植面积，理论上可满足年产5000万吨生物液体燃料的原料需求。工业有机废水和畜禽养殖场废水资源量，理论上可以生产沼气近800亿立方米，相当于5700万吨标准煤。但到2008年底，全国生物质发电装机容仅315万千瓦，其中蔗渣发电170万千瓦，碾米厂稻壳发电5万千瓦，城市垃圾焚烧发电40万千瓦，秸秆、林木废弃物发电55万千瓦。

生物质能源技术同其他新能源技术一样,在其发展的进程中面临着众多的问题。概括而言,这些问题主要有两类:一类是共同性的问题,即绝大多数生物质能源都面临的问题另一类是特殊性问题,即生物质能各个领域中某些技术所面临的特殊问题,一般来说,由于生物质能源技术多种多样,其工艺特征不同、发展阶段不同、市场的取向不同,因此在发展过程中所面临的问题也有所不同。从共性上分析,主要存在以下几个主要问题。分别是：思想认识不到位，技术研发。创新能力弱，政府配套政策不健全，资金缺口大。投融资体系单一，市场体系建设不完善。针对这些存在的问题，为了生物质能的发展应需要做到：提高认识、理清思路、加大宣传，加强人才能力建设、加大科研投入,搞好试验示范，开展资源评价、调整种植业结构、发展能源作物。完善相关的法律法规，吸收外国的成功经验等等。

在呼唤环保建设的今天，无污染的生物质能将会成为热门的能源，为新农村建设带来经济性和环保性的双效收益。总而言之，生物质能是可再生能源，它的应用对于新农村建设有重大的意义，有利于环保工作的进行，而且产能的原材料数量多，分布广，有部分原材料还起到了变废为宝，回收利用等，加大应用生物质能的力度，能够促进调整能源结构，保障能源安全。当然，生物质能也不是没有缺点的，热值及热效率低，体积大而不易运输。直接燃烧生物质的热效率仅为10％一30％。这些缺点都需要技术的革新和政策的相应变动来进行改善，从而为新农村建设发展指向一条明亮的，无污染的发展道路。

【1】 秦大东曹军.浅论我国生物质能发展现状及对策.安徽通报,Anhui Agri.sci.bull.2007,13(1):133-135.

【2】 闫廷满.生物质能: 秸秆发电的思考.东方电气评论第21卷,第1期,2007:1-4

【3】 田永淑. 新型秸秆气化炉及净化工艺. 河北唐山,可再生能源 2003.4

【4】 法忠勇.推进我国农村新能源推广应采取的措施, 甘肃农业2007 年第9 期

【5】 陈亚中 生物质能源应用前景分析 2008

【6】 百度百科

可再生资源是指能够通过自然力以某一增长率保持或增加蕴藏量的自然资源。对于可再生资源来说，主要是通过合理调控资源使用率，实现资源的持续利用。

可再生资源主要有太阳能、地热能、水能、风能、海洋能、光能、生物质能等。其中，来自自然界动植物的生物质能，如农作物、林木等，是永不枯竭的资源。我国可再生能源资源非常丰富，经济发展和开发利用的潜力很大，军事资源潜力也很大。

可再生资源的特点

1、再生性

可再生自然资源在现阶段自然界的特定时间条件下，能持续再生，保持或扩大其储量，依靠种源而再生，就是人类可以重复使用的，并且不间断能再生的资源。其特点是再生周期短，而且环保。

科学界已认定利用自然界中萜烯、植物油、碳水化合物和聚多糖为原料生产环境友好的生物塑料、水凝胶、复合材料等均属于可持续聚合物材料。天然高分子作为可持续的高分子材料，具有来源丰富、安全、可再生、可生物降解和环境友好等优点。

利用生物质生产的高分子材料，使用后埋在土壤或丢弃在江河湖海中可被微生物降解成水和二氧化碳，即使动物误食也不会窒息死亡，属于环境友好材料。

2、有限性

可再生能源泛指在一段时间内是取之不尽用之不竭的资源，严格地说，不是永久的资源。但是也要有限度的使用，不要以为它是可再生能源而无限度的使用。

大部分的可再生能源其实都是太阳能的其它储存形式。人们开始发现可再生能源的重要性，并采取一定的措施来保护不可再生资源。

工业革命以来，随着人口的激增和科学技术的迅速发展，人类对可更新资源的破坏日益加剧。因此，对可更新资源的合理保护、利用和管理，使之保持不断更新能力，是当前环境保护工作的主要任务之一。

清洁能源的准确定义应是：对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含义有三点：第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二清洁能源不但强调清洁性同时也强调经济性；第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。

可再生能源，是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、地热能（包括地源和水源）海潮能这些能源。可再生能源不存在能源耗竭的可能，因此，可再生能源的开发利用，日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。

2019年9月20日，国家能源局发展规划司司长李福龙表示，正在研究“十四五”能源发展规划，将继续壮大清洁能源发展。

2、清洁能源和含义包含两方面的内容：

（1）可再生能源。

消耗后可得到恢复补充，不产生或极少产生污染物。如太阳能、风能，生物能、水能，地热能，氢能等。中国是国际洁净能源的巨头，是世界上最大的太阳能、风力与环境科技公司的发源地。

（2）非再生能源。

在生产及消费过程中尽可能减少对生态环境的污染，包括使用低污染的化石能源（如天然气等）和利用清洁能源技术处理过的化石能源，如洁净煤、洁净油等。

核能虽然属于清洁能源，但消耗铀燃料，不是可再生能源，投资较高，而且几乎所有的国家，包括技术和管理最先进的国家，都不能保证核电站的绝对安全，前苏联的切尔诺贝利事故、美国的三里岛事故和日本的福岛核事故影响都非常大，核电站尤其是战争或恐怖主义袭击的主要目标，遭到袭击后可能会产生严重的后果，所以发达国家都在缓建核电站，德国准备逐渐关闭所有的核电站，以可再生能源代替，但可再生能源的成本比其他能源要高。

可再生能源是最理想的能源，可以不受能源短缺的影响，但也受自然条件的影响，如需要有水力、风力、太阳能资源，而且最主要的是投资和维护费用高，效率低，所以发出的电成本高，现在许多科学家在积极寻找提高利用可再生能源效率的方法，相信随着地球资源的短缺，可再生能源将发挥越来越大的作用。

清洁能源是不排放污染物的能源，它包括核能和“可再生能源”。核能通常指核电站发电，可再生能源是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能(沼气)、海潮能这些能源。能源清洁能源是指不排放污染物的能源，包括核电站和可再生能源。

一、太阳能

太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能，能源转换过程中不产生其他有害的气体或固体废料，是一种环保、安全、无污染的新型能源。二、生物能生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。三、氢能氢能的性能很好，有很多优点，无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。四、风能风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式，其中又以风力发电为主。以风能作动力，就是利用风来直接带动各种机械装置，如带动水泵提水等这种风力发动机。

五、海洋能

海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。六、地热能地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。现在许多国家为了提高地热利用率，而采用梯级开发和综合利用的办法，如热电联产联供，热电冷三联产，先供暖后养殖等。七、水能水能是一种可再生能源，是清洁能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。随着矿物燃料的日渐减少，水能是非常重要且前景广阔的替代资源。目前世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。

清洁能源是指不排放污染物的能源，包括核电站和“可再生能源”，可再生能源是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、海潮能等，可再生能源不存在能源耗竭的可能，因此日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。

核能虽然属于清洁能源，但消耗铀燃料，不是可再生能源，投资较高，而且几乎所有的国家，包括技术和管理最先进的国家，都不能保证核电站的绝对安全。可再生能源是最理想的能源，可以不受能源短缺的影响，但也受自然条件的影响，如需要有水力、风力、太阳能资源，而且最主要的是投资和维护费用高，效率低，所以发出的电成本高，现在许多科学家在积极寻找提高利用可再生能源效率的方法，相信随着地球资源的短缺，可再生能源将发挥越来越大的作用。