生物质能是一种洁净、可再生能源．生物质气（主要成分为CO、CO2、H2等）与H2混合，催化合成甲醇是生物质

植物生物质（包括据木、木柴，野草，松针树叶，作物秸秆，牛羊畜粪，食用菌渣）中的碳元素质量分数约为40%，其次为氢、氮、氧、镁、硅、磷、钾、钙等元素。植物秸秆的有机成分以纤维素，半纤维素为主，质量分数为50%。这些生物质原料，在缺氧条件下加热，使之发生复杂的热化学反应的能量转化过程。此过程实质是植质中的碳、氢、氧等元素的原子，在反应条件下按照化学键的成键原理，变成一氧化碳、甲烷、氢气等，可燃性气体的分子。这样植物生物质中的大部分能量就转移到这些气体中。基本反应包括：

C+O2=CO2 2C+O2=2CO

2H2O+C=CO2+2H2 2CO+O2=2CO2

H2O+CO=CO2+H2 CO2+C=2CO

CH4+CO2=2CO+2H2 C+2H2=CH4

CO+3H2=CH4+H2O 2H2+O2=2H2O

上述生物质的气化过程的实现是通过气化反应装置（即制气炉）完成的。

望采纳

1；引进ETS制粒新技术、降低制粒成本

ETS(EcoTre System）是意大利研制开发的新型木质颗粒制粒生产系统，原理见图3。它对原料的湿度适应性强，湿度为10%～35%时就可以成粒，所以大部分原料不需要干燥即可直接用于制粒；成粒以后的升温只有10℃～15℃，压制出来的颗粒温度一般只有55℃～60℃，无须冷却即可直接进行包装，通常可以去掉干燥和冷却2道工序，如图4所示。这种制粒方法能耗很低（比传统的工艺方法减少60%～70%的能量消耗），而且机器磨损也大大减小，总成本降低很多。对于不同的原料，ETS系统在整个生产制粒过程的单位能量消耗为25～60kWh/t、生产成本为68～128美元/t，而传统工艺的单位能耗为80～180kWh/t，可见，ETS生产效率显著提高。

据调查，中国农村自制土灶的热效率最高为20%～25%，即使经过改造，节柴灶的热效率也仅为38%～40%。经测算，ETS制粒过程仅消耗其本身所含能量的1%左右，生物质能颗粒燃烧器(包括炉、灶等）的热效率为87%～89%，因此按保守的估计，使用专用燃烧器燃用生物质颗粒产品可提高热效率47%左右。

木质颗粒在美国市场的小包装零售价格为170美元/t，大包装价格约为135美元/t；在瑞典的交货价格为150美元/t；散装的木质颗粒在阿姆斯特丹的离岸价为80美元/t。如果中国引进ETS技术生产木质颗粒，产品的生产成本比国外要低很多。经测算，批量生产成本为240元/t左右，零售价格为320元人民币/t（39美元/t），这样的价格在国际市场上的竞争力是毋庸置疑的，在国内可与煤炭价格相抗衡。因此，在中国引进EST制粒技术是经济的、可行的。

2；加强生物质能源利用的宣传力度

发展生物质能源具有良好的生态效益和社会效益。法国政府认为，发展生物质能源，不仅可以保护环境，缓和气候变化，还能促进农业的可持续发展；使用生物质能源替代石油、煤炭等传统能源，每年可减少原油进口量1,100万t，相当于省下了25亿到30亿欧元，减排CO2 1,600万t。

美国的实践表明，生物质能源发电的劳动密集程度比传统发电方式高。将于2005年实施的法国生物质能源发展规划，可为法国全境创造和提供3万个就业岗位。中国劳动力成本低，发展生物质能源比发达国家更具竞争力，将为成千上万的人创造就业机会。有数据表明，中国每100亿元人民币产值的生物质能源工业可提供100多万个就业岗位。中国现有森林年均净耗量34,395万m3，其中薪材占29.8%，为10250万m3 ；，如果将这些薪材制成木质颗粒用来发电（发电效率按30%计），每年可发电1,230亿kWh，每年可创产值369亿元，增加369万个工作岗位。

3；国家制定相应的配套政策

生物质燃料的推广必须要国家的支持，国家应通过制定能源税、环境保护税等政策来促进生物质能源的发展，使环保意识及可持续发展意识深入人心。

简单的说：就是由秸秆、稻草、稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳、棉籽壳等以及“三剩物”经过加工产生的块状环保新能源。它可以代替煤燃烧，由于都是生物质原料，“环保、可再生”是生物质燃料颗粒最大的亮点。

太阳能热水器工作原理图1.冷水通过管道进入太阳能热水器内，经过集热板，集热板能收集太阳能，将太阳能转化为热能，然后把冷水加热。由于冷水的比重比热水的比重大，热水会自动往上升，然后形成一个循环动力，水就在集热板那逐渐升温，达到一定温度后就能进入储热水箱，需要热水的时候就能供应热水。加热图2.其实太阳能热水器的原理主要包括了以下2个原理：（1）水循环原理，就是水会自动流动，这是利用冷水比热水密度大，冷水下沉，热水上升，形成自然对流循环、使水箱中的水逐渐变热，达到设定的水温为止。当太阳强度不足以满足循环需要的时候，可以在水循环闭路加一水泵，实现强制循环。（2）集热器吸热原理：太阳能热水器的集热器表面，有一特殊的涂层，此涂层对太阳能可见光范围具有很大的吸收率，吸收为热以后，集热器的散热热辐射波长在长波范围，该涂层对长波的发射率很低，这样就有效地保留了太阳能的热量。再通过这种热量将冷水逐渐加热为热水。太阳能集热管下面详细说说这种集热器上的集热管，集热管实际像一个被拉长的热水壶内胆，由一大一小两支玻璃管套合而成，外层为透明，内层为涂有光谱选择性的吸收涂层，内外管之间抽成直空，它是太阳能热水器的核心，用于最大限度地吸收太阳光辐射后的热能；由于真空玻璃管是圆形的，具有对太阳广源自然跟踪的特点，再加上反光板的反射原理，使玻璃管四面受光面面俱到，集热效果时间更长，水温更高，即使高寒地区一年四季也可正常运行。

动植物的生长、人类的活动都无法离开太阳。这个发光发热的大火球已经存在了50亿年之久。你是否了解太阳？人类是否能够从距离地球1.5×108km的太阳上获取所需的能源？

答案是肯定的。

地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能等能源都来自于太阳，即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等），从根本上说也是远古以来储存下来的太阳能。

世界上最丰富的永久能源是太阳能。地球攫取的太阳辐射能通量为1.7×1014kW，比核能、地热和引力能储量总和还要大5000多倍。其中约30%被反射回宇宙空间，47%转变为热，以长波辐射形式再次返回空间，约23%是水蒸发、凝结的动力以及风和波浪的动能，植物通过光合作用吸收的能量不到0.5%。地球每年接收的太阳能总量为10×1018kW?h，相当于5×1014bbl原油，是探明原油储量的近千倍，是世界年耗总能量的一万余倍，正如通常所说的“取之不尽、用之不竭”。虽然太阳辐射能的通量密度较低，太阳光通过大气层会进一步衰减，还会受到天气、昼夜以及空气污染等因素的影响呈现间歇性质，但如果系统配置储热装置，做到热能能级的合理匹配，就可以使太阳能发挥最佳效益。在能源和环境问题日益凸现的今天，太阳能作为一种可再生的清洁能源被人们誉为21世纪最有希望的能源（赵斌等，2012）。

太阳能是指太阳的热辐射能，主要表现形式为太阳光线。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。太阳能是由太阳内部氢原子发生聚变释放出巨大核能而产生的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳；植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并将太阳能转变成化学能在植物体内储存下来；煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的。此外，水能、风能等也都是由太阳能转换来的。

生命自地球上诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。

一、太阳能的特点

（一）太阳能的优点

（1）普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制。无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。

（2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。

（3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130×1012t煤，其总量为现今世界上可以开发的最大能源。

（4）长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，其氢的储量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。

（5）经济：太阳能的长期发电成本低，是21世纪最清洁、最廉价的能源。

（二）太阳能的缺点

（1）分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1m2面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能量密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的收集和转换设备，造价较高。

（2）不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即将晴朗白天的太阳辐射能尽量储存起来，以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。

（3）效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低、成本较高，总的来说经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约（闫云飞等，2012）。

二、太阳能的分布

我国幅员辽阔，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，我国陆地表面每年接收的太阳辐射能约为50×1015MJ。全国各地太阳辐射总量为3350～8370MJ/cm2，平均值为5860MJ/cm2。从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。青藏高原地区的太阳辐射总量最大，四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小（王峥等，2010）。

我国太阳能资源分布的主要特点有：太阳辐射总量的高值中心和低值中心都处在北纬22°～35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆地区之外，基本上是南部低于北部；由于南方多数地区云、雾、雨多，在北纬30°～40°地区，太阳辐射总量的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的增加而增加。按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为5类地区（表4-1）。

表4-1　我国太阳能分布状况（据王峥，2010）

一类地区：年日照时数为3200～3300h，年辐射总量为6690～8360MJ/cm2。相当于225～285kg标准煤燃烧所发出的热量，主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。这是我国太阳能资源最丰富的地区，与印度和巴基斯坦北部的太阳能资源相当。特别是西藏，地势高，太阳光的透明度也好，太阳辐射总量最高值达9210MJ/cm2，仅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位，其中拉萨是世界著名的阳光城。

二类地区：年日照时数为3000～3200h，年辐射总量为5852～6690MJ/cm2，相当于200～225kg标准煤燃烧所发出的热量，主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地，此区为我国太阳能资源较丰富区。

三类地区：年日照时数为2200～3000h，年辐射总量为5016～5852MJ/cm2，相当于170～200kg标准煤燃烧所发出的热量，主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。

四类地区：年日照时数为1400～2200h，年辐射总量为4180～5016MJ/cm2。相当于140～170kg标准煤燃烧所发出的热量。主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。

五类地区：年日照时数约1000～1400h，年辐射总量为3344～4180MJ/cm2。相当于115～140kg标准煤燃烧所发出的热量，主要包括四川、贵州两省。此区是我国太阳能资源最少的地区。

一、二、三类地区，年日照时数大于2000h，年辐射总量高于5852MJ/cm2，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2/3以上，具有利用太阳能的良好条件，四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。

三、太阳能的利用

太阳能的利用是指太阳能的直接转化和利用。中国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔。目前，我国已是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家以及重要的太阳能光伏电池生产国。

（一）利用太阳能的方式

太阳能的利用主要包括光—热转换、光—电转换和光—化学转换三种方式。

1．光—热转换

太阳能的光热利用是最主要的利用方式，其基本原理是将太阳辐射能收集起来，直接或间接转化成热能加以利用。其中太阳能的收集装置——太阳能集热器（图4-1），是太阳能热利用的核心。目前使用最多的太阳能集热器为平板型集热器和聚焦型集热器。

图4-1　太阳能集热器的原理

太阳光热利用根据所能达到的温度和用途的不同，又分为低温利用（＜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。

太阳辐射光源透过玻璃盖板，被太阳能热水器集热板吸收后沿肋片和管壁传递到太阳能热水器吸热管内的水。太阳能热水器吸热管内的水吸热后温度升高，密度减小而上升，形成一个向上的动力，构成一个热虹吸系统。随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时通过下循环管不断补充温度较低的水，如此循环往复，最终太阳能热水器整箱水都升高至一定的温度。现有的平板式太阳能热水器集热器，基本上都采用结合良好的多管组合方式，如滚压或压延方法等，其中走水管子与吸热板之间的热阻几乎可以忽略。影响平板式集热器板芯性能的主要因素，一是结构设计，二是表面吸收涂层。

太阳能热水器的技术要求不高，但其经济性、实用性却很高。近年来在中国，太阳能热水器生产企业已超过千家，年产值超过1000万元的较大型企业约100家，从事生产的职工包括营销人员超过50万人。中国已成为全世界太阳能热水器年产销量及保有量最大的国家。但家庭太阳能热水器全国平均普及率仍未超过10%，所以很有市场前景（官贞珍等，2009）。

2．光—电转换

未来太阳能的大规模利用是太阳能发电。利用太阳能发电的方式有多种，目前已经使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，然后由蒸汽驱动汽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。其基本原理是借助光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能，即太阳能光伏发电，其转换元件为太阳能电池（图4-2）。

将太阳能转化为电能，一直是人类美好的理想。1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一块单晶硅太阳能电池，从此，人类这一理想就逐渐转变为现实。太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，是由各种具有不同电子特性的半导体材料制成的平面器件，具有强大的内部电场。内部电场在太阳光的照射下，发生了电子和空穴的分离，电子和空穴分别向两个相反的方向移动，正、负电荷分别聚集而产生电动势，即在太阳能电池的正面和背面之间产生电压，接通外电路后就能输出直流电流。近年来，太阳能电池已发展为以硫化镐、砷化稼等新型半导体材料为基础的无机太阳能电池和以份菁（又称都花菁）、酞菁及叶绿素等为基础的有机太阳能电池。太阳能电池的效率（即光能转化为电能的比例）也得到很大的提高，例如单晶硅太阳能电池的效率从最初的6.0%提高到24.7%；薄膜碲化镉太阳能电池的效率为16.4%；在单晶硅片上、下表面分别沉积P型和N型非晶硅薄膜制成的HIT型电池，效率已达21.0%。当今世界上光电转化效率最高的当属砷化镓多结太阳能电池，它在聚光265倍的阳光条件下，光电转化效率已高达35.0%，并向40.0%的高峰攀升。

图4-2　太阳能电池及其原理

太阳能电池的应用非常广泛，可较好地应用于交通工具。美国研制了一种新型的太阳能电池驱动的飞行器，称“太阳神原型机”。该机质量只有700kg，翼展74m，机翼上面装有6.5万块太阳能电池板，首次试飞就成功地升到24.7km的高空，理论飞行高度可达30.9km。该飞行器的研制是航天航空技术领域的一次革命，显示了太阳能电池在飞行器上的广阔应用前景。太阳能电池在车、船上的应用研究也相当成功，例如，日本京瓷株氏会社和Kitami理工学院共同研制开发的太阳能汽车“蓝鹰”号，在第五届世界太阳能汽车拉力赛上表现非常突出。澳大利亚的太阳能汽车Aurora101，外形新颖别致，像个飞碟，行程3010km，仅耗时41.1h，平均速度达72.96km/h。2013年12月15日，中国首辆月球车“玉兔号”顺利在月球着陆，玉兔号就是通过太阳能电池板（由两个太阳电池阵、一组锂离子电池组、休眠唤醒模块、电源控制器组成），利用太阳能为车上仪器和设备提供电源，耐受月球表面真空、强辐射、-180～150℃极限温度等极端环境，显示了太阳能电池在我国航空航天事业上的应用，为中国探月科技发展进步做出重大贡献。这都充分显示了太阳能电池的广阔应用前景（胡赛纯等，2003）。

太阳能电池也能向建筑供电，其形式非常灵活，既可安装太阳能电池屋顶，也可将房屋的墙壁做成太阳能幕墙，或将窗台做成太阳能窗沿。安装在美国纽约第四时代广场3548层的太阳能幕墙为整栋大楼提供了1.5%的电力，而目前太阳能利用最常见的形式是将太阳能电池铺设在倾斜的屋顶上。

太阳能电池的应用远不止上述各方面，自1973年能源危机爆发后，太阳能电池的应用领域不断扩展。目前，已建立了很多完全由太阳能电池供电的设施，如微波中转站、航海灯塔、路灯、捕虫器、公共汽车站牌等等，太阳能电池的应用可见一斑。

由于太阳辐射的能量密度低且不稳定，易受地域和气候条件影响，导致其收集、存储装置制造成本高，且转换效率低，太阳能发展经过多次的高潮低谷。而光电作为唯一一种能满足全球长期能源需求又不会排放温室气体及污染物的能源技术，必将带来太阳能的持续繁荣。随着人类对能源需求的日益增加以及环保压力的不断增大，相信不久的将来，人们对化石类能源的依赖性将逐步转向太阳能（段晓飞，2010）。

3．光—化学转换

光化学过程是地球上最重要的化学过程之一，它包括光合作用、光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应。其中光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质和能源来源，其实质是植物、藻类和某些细菌通过叶绿素，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存能量的有机物（如淀粉），并释放出氧气的过程（图4-3）。所谓“万物生长靠太阳”，光合作用对制造有机物（为人类和动物提供食物）、储存太阳能、维持地球碳氧平衡和生物进化具有重要意义。

光合作用是把太阳能以化学能形式储存在生物中的一种生物能，其蕴藏量极大，仅地球上的植物，每年生产量就像相当于目前人类消耗矿物能的20倍。在各种可再生能源中，生物质能是储存的太阳能，更是唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。据估计，地球上每年植物光合作用固定的碳达2×1011t，含能量达3×1021J。由此可见生物能具有巨大的潜力，只要充分开发利用，能源问题将不再是难题。

光电化学反应是指光照后就能引发的电化学反应。光电材料经光线照射后，如果光的能量大于光电材料本身的电子能隙，就能把光电材料的价带中受束缚的电子激发至传导带，产生电子电洞对，进而跃迁至材料的表面，与环境进行氧化还原的电化学反应。整体运作牵涉两个重要的过程：首先是材料照光后产生电子电洞对的光电效应，其次是光电效应产生的电子电洞对与环境产生氧化还原作用的电化学反应。符合上述机制的反应，基本上都称为光电化学反应。

图4-3　光合作用过程

光电化学反应和传统电化学反应有相同的氧化还原反应特色，但传统电化学反应须由外界给予电能来提供反应所需的能量，光电化学反应则直接利用太阳能代替电能，是一种完整结合太阳能及电化学反应的设计，类似植物进行光合作用，对于人类在太阳能应用上具有显著的影响。光电化学装置种类繁多，目前的主要应用不外乎照光生电的太阳能电池、照光分解水生主氢气的装置、照光后可分解污染物和病菌的光触媒。此外，近年来也有许多生化科技和光电化学结合的研究。

四、太阳能产业发展

（一）太阳能产业发展存在的问题

1．太阳能技术发展不平衡，光伏发电技术落后

太阳能热能利用虽然在我国发展较为成熟，在同类技术、市场上都处于世界领先地位，但是利用主要集中在传统的热水器方面，在发电、高分子材料、太阳能与建筑相结合等技术应用领域没有突破，与发达国家的产业发展相比，产业强而不大。在光伏发电方面，笼罩在“高科技”“新能源”等诸多光环之下的中国太阳能光伏企业在全球产业链中仍只是“加工厂”而已。

2．产业畸形发展，远未形成良性循环式的产业结构

在发展迅速的太阳能热能利用方面，我国上千家相关产业厂家还大多集中在太阳能集热器生产方面，用一句形象的话说“遍地是造真空管的”，而很少在环境保护、楼宇智能温控系统、生物孕育与孵化等各领域进行卓有成效的探索，结果造成集热器生产企业竞争激烈，不能实现利润效益最大化。

在光伏发电产业方面只能说是用半条腿走路。近年来，虽然我国光伏发电产业的发展已初具规模，但在总体水平上同国外相比还有很大差距。太阳能企业自主研发能力很弱，关键技术基本掌握在外企手里，国内企业目前还处在来料加工的组装阶段，仅承担了产业链中污染高、耗能高的生产环节，赚取的仅为5%～6%的加工利润。由于国内企业目前技术水平较低，电池效率、封装水平同国外存在一定差距，结果造成我国电池组件成本较高，缺乏市场竞争力（王峥等，2010）。

（二）太阳能产业前景展望

在煤炭、石油、天然气等常规能源日益减少，而人类对能源的需求越来越大的情况下，太阳能作为取之不尽、用之不竭、清洁环保的可再生能源，备受各国政府重视。国际太阳能利用技术和产品的日趋成熟，更为太阳能推广利用创造了条件。目前，可持续发展观念被普遍接受，太阳能开发、利用的研究也将掀起热潮。世界范围内的能源问题、环境问题的最终解决将依靠可再生洁净能源特别是太阳能的开发利用，随着越来越多国家的政府和有识之士的重视，太阳能的利用技术也有望在短期内获得较大进展。

近几年在全球变暖、低碳经济等的推动下，太阳能等新能源的开发利用备受关注。为应对全球气候变化，中国政府已承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放要比2005年下降40%～45%，新能源约占一次能源消费比重的15%。纵观世界及中国对太阳能的开发和利用，为促进太阳能产业的高效发展，应从以下几方面采取相应措施：

（1）太阳能热利用技术相对更为成熟，应以太阳能热利用为主，光伏为辅的策略推广太阳能利用市场。适度降低太阳能热水器、太阳灶、太阳能空调、太阳能路灯等太阳能产品的价格，不断开发新产品，实现产业升级换代，并促进太阳能与建筑的结合。

（2）加大科技投入与攻关，培养研发人才，围绕太阳能利用关键技术、绿色生产工艺、系统集成技术等重要问题层层攻关，形成具有自主知识产权的太阳能利用核心技术，增强竞争力。

（3）大力发展中、低温太阳能集热器，努力研发高温太阳能集热器；促进太阳能能源的综合梯级利用，提升太阳能能源品位；加强太阳能和其他能源系统互补的综合利用研究。

（4）健全太阳能资源利用相关法规，加强可再生能源领域的国际合作。从国外经验来看，太阳能行业的发展离不开政策支持，特别是在发展初期政府提供的法律约束、电价补贴、财政资助等保障措施和激励政策，极大地推动了其规模化发展。作为发展中国家，我国太阳能利用行业总体还处于起步阶段，而太阳能发电成本也远远高于传统方式发电的成本，市场竞争力弱，且能源消费总量将进一步增加。因此，为实现可再生能源发展和节能减排目标，我国必须加快开发利用太阳能等新能源技术，学习和借鉴国外的成功经验，强化中国可再生能源法规及制度体系，促进太阳能利用行业的发展。

（5）加快太阳能相关产业链的发展。太阳能产业的发展必然会涉及电网、建筑、物管等相关产业。目前我国缺乏太阳能产业与其相关产业的统筹安排与规划，相关产业链发展滞后，导致我国虽然有强大的生产能力，但约有90%的产品却只能销售到国外市场，急需尽快引导相关产业链的形成，拓宽国内市场，使太阳能真正成为我国重要的新能源之一（闫云飞等，2012）。

人类对能源需求的增长将越来越快，对能源的可持续性和清洁程度的要求将越来越高，而对使用能源引起的负面效应，例如污染环境、破坏地球的生态平衡等，将有越来越严格的限制和要求。因此，加大对太阳能利用的研究和开发，缩短研究—开发—应用的周期，重点扶持和支持一批有实际应用前景的太阳能研究项目已属当务之急。在我国人口密度不大、居住分散、地域广大且太阳能资源丰富的西部地区，更应加大太阳能研究和开发的速度，并尽快进行区域性试点。例如，利用沙漠边缘地域成本低和太阳能资源充足的独特优势，进行小型太阳能热力发电，以解决居住分散、地域广大造成的输送电困难的问题，并不断提高太阳能热力发电量在总电力中的比例。在太阳光发电方面，应研制能够作为家用电器、通信器材电源的太阳能电池以替代干电池，利用光化学转换产生二次清洁能源，例如氢能源等。在我国西部大开发中，应使太阳能开发利用与工业、商业等其他行业的发展同步，并以西部为重点，带动我国太阳能开发利用的整体水平和规模（宫自强等，2000）。

新的世纪需要新的能源。可以预言，21世纪将开始一个以太阳能为主要能源的新世纪。

述（最多18字

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y(t)=(t-3)ε(t-3)-(t-5)ε(t-5)

放大电路如下图所示，已知RB=470kΩ，RC=6kΩ，RS=1kΩ，RL→∞，C1=C2=5μF，晶体管的参数为β=49，rbb'=500Ω，rbe=2kΩ,fT

1)电路的低频微变等效电路如下图所示。图中有两个含单一时间常数的RC电路：①包含C1，其τ1=C1(RS+RB∥rbe)=15ms，fL1=10.6Hz；②包含C2的，其τ2=C2(RC+RL)→∞，fL2≈0Hz。所以，下限截止频率要由含C1的回路决定，fL=10.6Hz。 2)电路的高频微变等效电路如下图所示，为此先由β求gm和由fT求Cπ。 C'π=Cπ+(1+gmR'L)Cμ=[74.3+5(1+32.67×6)]pF=(74.3+985.1)pF=1059.4pF 图中只有一个包含C'π的RC电路，其时间常数τ为 τ=G'π[rb'e∥(rbb'+RS∥RB)]=1059.4×10-12×0.75×103s=794.55×10-9s 上限截止频率为 所以电路的下限截止频率fL=10.6Hz，上限截止频率fH=200kHz。

用恒流源取代长尾式差分放大电路中的发射极电阻Re，将使电路的______。 A．差模放大倍数数值增大 B．抑制共模

B

用施密特触发器能否寄存1位二值数据，说明理由。

不能。因为施密特触发器不具备记忆功能。

电感式传感器的测量范围大，可以从0～0.001N·m到0～100kN·m。

正确

利用生物质能发电的关键技术在哪些方面？生物质能发电的主要特点是什么？

利用生物质能发电的关键在于生物质原料的处理和转化技术。采用生物质能发电的特点是： (1)生物质能发电的重要配套技术是生物质能的转化技术，且转化设备必须安全可靠、维护方便； (2)利用当地生物资源发电的原料必须具有足够数量的储存，以保证连续供应； (3)发电设备的装机容量一般较小，且多为独立运行的方式； (4)利用当地生物质能资源就地发电、就地利用，不需外运燃料和远距离输电； (5)城市粪便、垃圾和工业有机废水对环境污染严重，若用于发电，则化害为利、变废为宝； (6)生物质能发电所用能源为可再生能源，资源不会枯竭、污染小、清洁卫生，有利于环境保护。

用MultlSim7中的逻辑转换器将下列逻辑函数转换为真值表，并求出函数式的最简与或形式和对应的逻辑图。 （1) Y

打开MultlSim7的主界面窗口，单击仪器栏里的“Logic Converter”按钮.窗口中出现一个矩形的图标“XLC1”。双击“XLC1”，窗口中出现逻辑转换器的操作面板。在操作面板最下边一栏里输入给定的逻辑函数式，单击右侧第4个按钮，函数的真值表便出现在操作面板左侧的窗口中。再单击操作面板右侧的第3个按钮，即可在操作面板最下边的一栏里给出函数化简后的最简与或形式了。 (1) Y1的真值表和逻辑图见表A2.34(1)和图A2.34(1)。化简结果为 Y1(A，B，C，D)＝B'D+ABC'+C'D (2) Y2的真值表见表A2.34(2)。化简结果为 Y2(A，B，C.D)＝0 (3) Y3的真值表和逻辑图见表A2.34(3)和图A2.34(3)。化简结果为 Y3(A，B，C，D，E)＝B'C+BD'+BE'+A (4) Y4真值表和逻辑图见表A2.34(4)和图A2.34(4)。化简结果为 Y4(A，B，C，D，E，F)＝A'B'D'+A'B'CE'+B'D'EF'+CDE'F'+CEF (5) 将逻辑转换器操作面板上的A，B，C，D视为Y5中的M，N，P，Q，得到Y5真值表和逻辑图见表A2.34(5)和图A2.34(5)。化简结果为 Y5 (M，N，P，Q)＝MN'P (6) 将逻辑转换器操作面板上的A，B，C，D视为Y6中的P，Q，R，S，得到Y6真值表和逻辑图见表A2.34(6)和图A2.34(6)。化简结果为 Y6(P，Q，R，S)＝PQ'R'

外汲电流的存在会使距离保护的测量阻抗______，保护范围______。

减小$增大

如图11.4.3所示电路中，电压源△uS表示电压源uS自某一标称值的微小变化量，作出原电路的小信号电路，并导出非线

小信号电阻为

设存储器的起始地址为全0，试指出下列存储系统的最高地址的十六进制地址码为多少？ （1)2K×1 （2)16K×4 （3)256

给存储阵列中的每个字赋予一个编号，称为地址。(1)、(2)、(3)中地址位数分别为11位(211)，14位(214)，18位(218)，则由起始地址全0知，它们的十六进制地址是：(1)7FFH；(2)3FFFH；(3)3FFFFH。

窗函数性能的三个频域指标是什么？对其有何要求？

(1)3dB带宽B：它是主瓣归一化幅值20lg｜W(f)/W(0)｜下降到-3dB时的带宽。当时间窗的宽度为τ，采样间隔为Ts时．对应于N个采样点，其最大的频率分辨率可达到1/(N·Ts)=1/τ，令Δf=1/τ，则B的单位可以是Δf。 (2)最大旁瓣峰值A(dB)：A越小，由旁瓣引起的谱失真越小。 (3)旁瓣谱峰渐进衰减速度D。 对时间窗的一般要求是其频谱(也叫做频域窗)的主瓣尽量窄，以提高频率分辨率；旁瓣要尽量低，以减少泄漏。

在下列平衡二叉树中插入关键字48后得到一棵新平衡二叉树，在新平衡二叉树中，关键字37所在结点的左

正确答案：C插入48以后，该二叉树根结点的平衡因子由-1变为-2，失去平衡，需进行两次旋转(先右旋后左旋)操作。

用例和参加者之间的连线称作______，是关系的一种。

派生

在创建图表之前，要选择数据，必须注意______。 A．可以随意选择数据 B．选择的数据区域必须是连续的矩形区

C

针对测试技术课程的特点，思考如何学习该课程。

本课程具有很强的实践性，只有在学习过程中密切联系实际，加强实盆，注意物理概念，才能真正掌握有关知识。 在教学环节中安排与本课程相关的必要的实验及习题，学习中学生必须主动积极地参加实验及完成相应的习题才能受到应有的实验能力的训练，才能在潜移默化中获得关于动态测试工作的比较完整的概念，也只有这样，才能初步具有处理实际测试工作的能力。

下式中a为常数，试确定平衡点的稳定性。

xe=0是唯一的平衡点。 试取 显然，V(x)＞0，且有连续一阶偏导，即 当a＞0时，有V(x)＜0，xe是渐近稳定的平衡点，且当时，V(x)→∞，故有大范围渐近稳定； 当a=0时，有，xe是李氏稳定的平衡点； 当a＜0，有V(x)＞0，xe是不稳定的平衡点。 所选V(x)可判稳定性，故是李雅普诺夫函数。

试说明自耦变压器和双绕组变压器比较有哪些优缺点？为什么电压比越接近1，自耦变压器的优越性越突出？

自耦变压器和双绕组变压器比较有以下一些优缺点： (1)节省材料。变压器的体积和重量大小由绕组容量决定，与普通双绕组变压器比较，自耦变压器在相同额定容量情况下，绕组容量要小，所以可以节省材料，减低造价。 (2)效率高。由于自耦变压器绕组容量较额定容量小，所以铁耗和铜耗也减小，效率提高。 (3)有较小的电压调整率。由于自耦变压器短路阻抗标幺值较双绕组变压器小，所以运行时电压变化小。 (4)短路电流较大。因为自耦变压器短路阻抗标幺值小，所以短路电流较大。 (5)需要可靠的保护措施。由于自耦变压器一、二次绕组有电的联系，在故障情况下，低压侧可能产生过电压，危及人身和设备安全，所以使用时中性点一定要可靠接地。自耦变压器电压比KA越接近1，1-1/KA就越小，也即在变压器容量不变的情况下，绕组容量越小，其优点越突出。

在图所示电路中，要分别实现下列要求，各应引入何种反馈？G、H、J、K4点应如何连接？ （1)希望向信号源索取电流

(1)要求向信号源索取电流小，换言之，就是要提高输入电阻，则应引入串联反馈，针对图所示电路，只能引入电流串联负反馈，即H与K相连。如果引入电压串联反馈(G与K相连)，则为正反馈(请读者自行分析)，显然不合题意。 (2)要求稳定Ic3，应引入电流负反馈，且只能引入电流串联负反馈，即H与K相连。如果H与J相连，则为电流并联正反馈(请读者自行分析)，不合题意。 (3)要求稳定输出电压，应引入电压负反馈，且只能引入电压并联负反馈，即G与J相连。如果C与K相连，则为电压串联正反馈(请读者自行分析)，不合要求。 (4)讨论静态工作点的稳定，也就是稳定ICQ或UCEQ(对于直流，电阻值是一定的)，所以可以引入电流负反馈或电压负反馈。如果引入电流负反馈，则H与K相连；如果引入电压负反馈，则G与J相连。

软件开发项目生存期概要设计阶段应包括的文档是______、______、______和______。

概要设计说明书、数据库设计说明书、补充的用户操作手册、修订的测试计划

用国产半导体热敏电阻在遥控电路中作稳定高低频振荡振幅时，其材料常数为4000K、热导为0.25mW／℃、标称电阻R25=

Um=9.4V；Im=0.7mA

一个算法在执行过程中以动态方式使用的存储空间主要包括______和______两种情况需要的空间。

函数的递归；$调用动态分配(malloc/new)。

设某周期信号x（t)的单位为μ，则其均方根的单位为μ2，其功率谱的单位为μ。

1 6．5-1 错误

试述电子皮带秤的工作原理并分析其误差。

电子皮带秤通常用测速法和测长法测量物料的瞬时重量和累计重量。 测速法可以看作为称重和测速相配合的过程。即称重传感器在瞬间称出皮带某一微小段的重量，同时用测速传感器测量出同一瞬间皮带的线速度。这样连续测量，经过一段时间后，就可以测出皮带机输送的总质量。 采用测长法时，每当皮带移动一段距离时，测量一次重量值，由此在某段时间内根据皮带总共移动的距离得到所运物料的累计重量。把累计重量对时间进行微分即可求得瞬时重量。 电子皮带秤的误差有如下几个方面。 (1)称重传感器误差——除称重传感器本身制造误差和环境造成的误差外，秤体的安装也会带来误差。 (2)测速传感器误差——通常由传感器的本身误差和皮带打滑误差造成。 (3)机械结构误差——连续输送物料的称重是在设定的有效称重段上对物料重量的积分，因此有效称重段的变化或不稳也会造成误差。 (4)测量电路误差——主要为零漂和温漂。

绕线转子感应电机，如果定子绕组短路，在转子边接上电源，旋转磁场相对于转子顺时针方向旋转，此时转子会旋转吗

会旋转。因为旋转磁场相对于转子顺时针方向旋转时，根据电磁感应定律，在定子侧，会产生转矩企图带动定子旋转，但定子不能动，故反作用于转子，使转子以转速n旋转，转向为逆时针方向。

电路如图L6－8－1所示，试分析其工作原理，说明其功能，其中逻辑信号M为控制命令。

首先写出该电路的驱动方程 (6.831) 将式(6.8.1)代入D触发器的特性方程中便可得到电路的状态方程 (6.8.2) 当M=1时，式(6.8.2)可写成 (6.8.3) 由式(6.8.3)可见，在CLK的有效电平(高电平)作用，FF1～FF4构成环形串行移位寄存器，每一个CLK高电平到后，移存器的各位向前移l位，即，，，。 当M=0时，式(6.8.2)可写成 (6.8.4) 由式(6.8.4)可见，此时FF1～FF4也是构成环行串行移位寄存器，但是在每一个CLK高电平到后，移存器是按一次向前跳移二位，即Q1→(Q1的状态进入FF3，成为次态)，Q2→，Q3→，Q4→。 在电路开始工作时，若先将按键K接通到地数毫秒后，FF1～FF3被置零，即Q1=Q2=Q3=0，FF1被置“1”，即Q4=1，即电路先由按键K设定初态。当M=1时，在CLK的每个高电平作用下，电路按每CLK移一位工作，从而构成顺序脉冲发生器。当M=0时，在CLK的每个高电平作用下，电路按每CLK移二位(即跳过一位)方式工作。若电路初态为Q2(或Q4)=1，其他为O时，则电路仅在Q2及Q4上有顺序脉冲输出，但其周期比M=1时的周期要短，在Q1及Q3上始终处于低电平。若电路初态是Q1(或Q3)=1，其他为0时，则电路仅在Q1及Q3上有顺序脉冲输出，Q2及Q4也是保持为低电平。这两种初态情况具体是哪一种，取决于M=0到达时的电路的状态。具体参见图L6-8-2所示的时序图。 电路时序图如图L6-8-2所示。

《丧钟为谁而鸣》、《老人与海》、《战地钟声》的作者是：（)A.加缪B.海明威C.萨特D.桑提亚哥

当代秘书学诞生的最基本标志是（)。A.专业论著的问世与学术带头人的出现B.专业学会与专业学术活

简述公共关系传播推广功能的主要表现。

无论诗话还是评点，批评的出发点还是个人的（)A.思维结果B.直觉印象C.知识结构D.情感体验

湘乡派的文学主张如何？

1917年在荷兰创办《风格》杂志的是A.格罗佩斯B.威廉·莫里斯C.蒙德里安D.达利

简述分办环节的工作要求。

数十亿年以来，太阳光一直激发着地球表面大量存在的半导体矿物产生光电子能量。理解矿物光电子能量调控矿物与微生物协同作用的微观机理，揭示影响地球物质演化、生物进化与环境演变的宏观过程，具有深刻意义，可带来巨大的科学发现和理论发展与突破的新机遇。

在日－地系统中，太阳光能量对地球表面的影响与作用，过去研究较多的是太阳光影响昼夜气温变化与矿物岩石物理风化作用、全球水气环流作用以及生物光合作用等。而暴露在太阳光下地球表面广泛分布的天然矿物，长期受太阳光照射的响应机制，一直未被重视与理解。

北京大学地球与空间科学学院项目团队研究发现，数十亿年以来，太阳光一直激发着地球表面大量存在的金属硫化物和氧化物半导体矿物而产生光电子能量。显然，来源于天然矿物的光电子能量，是自然界中继太阳光子能量和元素价电子能量之后的第三种重要能量形式（图1）。这一发现开辟了矿物光电子能量研究新领域。

矿物光电子——从未被人类认识与

了解的自然界第三种重要能量形式

事实上，太阳光子能量和元素价电子能量属于地球表层系统中两种重要能量形式，共同促进了地球生命起源与演化、地球物质循环以及地球环境演变。太阳光子能量还是生物光合作用的唯一能量来源。但在日－地系统中太阳光子能量如何深刻影响无机矿物一直未被人类认识与了解。

项目团队研究证实，天然氧化物半导体矿物（如金红石）和天然硫化物半导体矿物（如闪锌矿）所拥有的杂质成分和晶格缺陷特征，均具有良好的可见光响应性。天然氧化物和硫化物半导体矿物在太阳光照射下，激发产生的光空穴一旦被地表还原性物质俘获后能有效产生光电子。项目团队在国际上首次提出，自然界中普遍存在的天然半导体矿物可转化太阳能产生光电子能量，矿物光电子与太阳光子和元素价电子共同构成了地球表面主要能量形式。矿物光电子具有较高的还原电位，可实现和加速一般情况下难以发生的化学还原反应。

早期地球表面还原性介质易于产生金属硫化物半导体矿物光电子；现代地表铁锰氧化物矿物与土壤腐殖质体系中，腐植酸有机分子可成为自然条件下半导体矿物光空穴捕获剂，促进光电子/光空穴对的分离形成矿物光电子。自然界中矿物光电子可影响元素价电子以改变元素化合态及其地球化学循环路径。阳光－矿物－光电子－价电子－微生物多元体系之间发生的耦合作用，可调控矿物中变价金属离子的溶出作用与水体中变价重金属离子如Cr(VI)的矿化作用。

地球表层系统中矿物光电子能量的发现，揭示了长期以来一直被忽视的一个重要事实：太阳光不仅作用于地表有机生物，也一直作用于地表无机矿物。太阳光作用于矿物产生的较高能量光电子，不仅存在于地球表面，也同样可能在太阳系中其他类似星球表面发生。认识天然半导体矿物将太阳能转化为化学能或生物质能的微观作用，有助于揭示自然界日光照射下岩石圈、土壤圈、水圈与生物圈交互作用界面上所发生的电子传递与能量转化的机制和过程，深刻理解地球物质循环与地球环境演化乃至地球生命起源进化等重大科学问题。

光电能营养微生物——极有可能

长期存在的微生物能量利用途径

能量代谢是一切生命活动的核心。传统理论认为，地球上微生物生命活动的主要能量来源于太阳光子和元素价电子能量。自然界中微生物也是根据这两种能量代谢途径，被划分为光能营养微生物和化能营养微生物两大类。

项目团队在国际上首次提出微生物新的能量代谢途径—光电能营养微生物。自然界中天然半导体矿物金红石（TiO2）、针铁矿（FeOOH）和闪锌矿（ZnS）等在可见光照射下产生的光电子，可促进以化能自养型微生物氧化亚铁硫杆菌（A. ferrooxidans）和化能异养型微生物粪产碱杆菌（A. faecalis）等非光合作用微生物生物量显著增长1 3个数量级。

在含有天然半导体矿物和土壤微生物的红壤体系中，天然半导体矿物光电子能量可明显改变环境微生物的种群结构，获得矿物光电子能量的粪产碱杆菌在红壤微生物群落中的比例从初始不到5%左右，5天后迅速增加并维持在70%左右，相应的对照实验中，该菌比例却一直维持在8%左右。研究结果还表明，微生物的生长情况与矿物光电子能量和光电子数量密切相关，不同波长光辐照下的微生物生长情况与矿物的光吸收谱相吻合。这一能量利用途径的光能－生物能转化效率为0.13‰ 1.90‰。该新发现揭示了一种极有可能长期存在的微生物能量利用途径，即通过自然界中天然氧化物和硫化物半导体矿物日光催化作用产生的光电子，促进非光合微生物的生长代谢活动（图2）。

这是继人类发现自然界化能微生物获取元素价电子能量和光能微生物获取太阳光子能量之后，新发现的某些微生物可获取天然半导体矿物光电子能量，也是继人类发现化能营养微生物（元素价电子能量）和光能营养微生物（太阳光子能量）之后的第三种营养模式——光电能营养微生物，即矿物光电子能量（表1）。这一发现突破了对于微生物利用能量的现有认识，对微生物能量代谢传统理论的普适性提出了新的挑战，为研究地球早期生命过程中能量来源问题提供了新思路。

光燃料电池（LFC）——

基于半导体矿物与微生物

协同作用理论的新型能量转换系统

地球物质的循环与地球环境的演变等宏观过程，均与各种微观的电子转移过程密不可分。矿物与微生物之间电子转移，更是地球表层系统中最为重要的地球化学动力学机制之一。以往认为矿物与微生物间电子转移（即交互作用），主要包括微生物形成矿物、分解矿物和转化矿物3种作用方式。

项目团队研究发现矿物与微生物之间存在协同作用新方式，矿物与微生物间存在广泛的电子传导机制。矿物与微生物协同作用拥有3种途径。首先，矿物可直接提供微生物光电子能量生长代谢。如微生物燃料电池（Microbe Fuel Cell, MFC）阳极半导体矿物金红石、闪锌矿和针铁矿光电子，可促进粪产碱杆菌（A. faecalis）在MFC阴极固体电极表面的附着生长。其次，通过矿物光电子还原Fe3+形成Fe2+提供微生物价电子能量生长代谢，利用Fe2+/Fe3+循环实现矿物与微生物协同作用。如MFC阳极金红石和闪锌矿光电子还原阴极Fe3+为Fe2+而不断循环再生，MFC阴极中氧化亚铁硫杆菌（A. ferrooxidans）获得Fe2+价电子生长，实现太阳能 光电能 化学能 生物质能的能量传递与转化过程。第三，矿物可提升微生物胞外电子能量，实现半导体矿物与微生物协同作用。如MFC阳极微生物群落可直接传递价电子至电极，通过外电路再传递至金红石构成的阴极，虽然价电子在传递过程中能量有所降低，但阴极金红石的光催化作用可提升电子能量，从而提高了电子在微生物与矿物之间的传递效率，降低了MFC体系整体内阻。

自然界中半导体矿物与微生物协同作用的实质，是光电子的传递和价电子的传递在矿物原子－微生物分子、矿物晶胞－微生物细胞以及矿物组合－微生物群落不同层次上，统一为一个更长的电子传递链，是不同反应界面上光能－化学能－电能－生物能之间的能量传递与转化。矿物与微生物这一协同作用机制，揭示了自然界电子传递方式具有多样性，为研制新型能量转换系统提供了原理与模型。

项目团队以半导体矿物与微生物协同作用理论为基础，构建了一个基于双室电化学装置的实验体系，以半导体矿物端元作为阳极，微生物端元作为阴极，通过外电路构成回路，将微生物催化作用与半导体矿物光催化作用有机结合，创新性地提出了光燃料电池（Light Fuel Cell， LFC）新原理（图3）。在LFC体系中通过半导体矿物光催化作用引入太阳光能，提升了电子能量，克服了单一的微生物体系中反应的能量势垒，新体系中极化内阻可降低1个数量级，电子转移速率可提升2 3倍。新提出的LFC体系，发展并优化了传统MFC的理论和方法，提高了产能效率，降低了体系能耗，具有广阔的开发应用前景。

数十亿年以来，太阳光一直激发着地球表面大量存在的半导体矿物产生光电子能量，不仅在地球早期生命起源与演化中起到重要作用，而且在地球物质循环与地球环境演变过程中发挥独特作用。地球多个圈层之间发生的不同时间和空间尺度上的交互作用，很大程度上控制着岩石圈演化、水气循环与生物演变过程，如今看来不能忽视太阳光直接或间接参与这一交互作用过程。当前，深刻理解矿物光电子能量调控矿物与微生物协同作用的微观机理，及其影响地球物质演化、生物进化与环境演变的宏观过程，理应成为地球科学中新的研究方向，蕴含着巨大的科学发现和理论发展与突破的机遇。

致谢：感谢国家973计划项目“光电子调控矿物与微生物协同作用机制及其环境效应研究”（项目编号：2014CB846000）的支持。

本文刊登于IEEE Spectrum中文版《 科技 纵览》2018年5月刊。

如今，世界能源消耗的主力还是煤炭、石油、天然气三大传统能源，各种新能源只占能源消耗不到20%的比重，还处在起步阶段，它的发展空间是巨大的。

21世纪人类面临的两大基本问题是能源问题和环境问题，发展新能源是解决这两大问题的必由之路。

那么，新能源专业有哪些？哪些学校比较好？就业发展如何呢？

一、新能源相关专业

新能源专业是开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，是采用新技术和新材料而获得的，新能源的利用过程往往是可循环的，对环境没有污染或者污染很小。

如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等在各个行业中的应用技术。

太阳能主要就是光热和光伏，以光伏为主，其发电的基本原理是“光生伏特效应”。

生物质能主要是利用生物转化技术和热化学转换技术，将生物质转换成燃料物质。

例如：麦杆、稻壳、木屑、树枝、树皮等农林废弃物都可以成为生物质发电的主要材料，转化为各种清洁的能源，如沼气、燃料乙醇等。

1、新能源科学与工程

新能源科学与工程主要研究新能源的种类、特点、应用和未来发展趋势以及相关的工程技术等，包含风能、太阳能、生物质能、核电能等。

新能源科学与工程属于能源动力类，新能源材料与器件专业属于材料类。

2、新能源材料与器件

新能源材料与器件专业的内涵就在于新能源材料与器件的一体化。

电动汽车做例子，动力电池技术的发展可谓日新月异。比如，钛酸锂负极电池具有快充性能、长寿命、高安全性等优点，缺点是能量密度低、价格高，适用于公交车使用。近来碳负极的快充电池进步很快，其能量密度高、成本低，有望替代钛酸锂负极电池。

3、新能源汽车工程

新能源汽车工程专业以机械工程、电气工程和车辆工程为主干学科，培养能在新能源汽车工程领域从事设计制造、零部件开发、生产、实验、运用过程知识和能力储备的高层次应用型人才。