强立新能源谈谈新能源的分类

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    根据科技界对新能源的阐述和研究，有关新能源的分类主要根据来源进行分类。以现成的形式存在于自然界中的能源称为一次能源，经过人类加工生产出来的能源称为二次能源。根据发展前景和研究结果来看，二次新能源比一次新能源具有更高的研究价值和更长远的发展前途，因此目前研究和应用较多的主要是二次新能源。
    新能源和再生清洁能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一，新能源包括太阳能、生物质能、核能、风能、地热、海洋能等一次能源以及二次电源中的氢能等。新能源材料则是指实现新能源的转化和利用以及源中的氢能等。新能源材料则是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料。主要包括储氢电极合金材料为代表的镍氢电池材料、嵌锂碳负极和LiCOO2正极为代表的锂离子电池材料、燃料电池材料、Si半导体材料为代表的太阳能电池材料以及铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料等。当前的研究热点和技术前沿包括高能储氢材料、聚合物电池材料、中温固体氧化物燃料电池电解质材料、多晶薄膜太阳能电池材料等。
    下面对这些新能源进行简单介绍。
    1、氢能
    氢能是指氢燃烧释放的能量。氢的储量极为丰富，氢能作为能源自20世纪70年代以来即被利用，如液氢被用作航天器的燃料，一次次把卫星和飞船送上太空，但由于使用成本高，使其应用范围受到限制。氢作为能源有以下几大优点。
    （1）氢是宇宙中最丰富的元素，覆盖地球表面四分之三的海洋中的水就含有氢。由于每个水分子含有两个氢分子，由此计算，地球上平均每100个原子中就有17个氢原子，所以氢能是取之不竭，用之不尽的。
    （2）氢在燃烧时不放出污染物，是理想的绿色能源。如果使氢在燃料电池中燃烧，则不产生任何污染，只产生水。
    （3）氢的质量最轻，是元素周期表中最轻的元素，与其他物质相比，氢的燃烧热值高，具有最大的能量质量比，。所以，氢在未来的能源中必将扮演一个很重要的角色。同时氢气的分子结构最简单，在进行能量转化时，破坏和形成的化学键较其他物质要少得多，因而释放能量快，反应速率常数高，可以作为复合固体推进剂的燃料使用。氢能虽然是一种理想的能源，但要充分利用氢能，必须解决两个问题，即储运问题和安全性问题。根据物理化学原理，目前所采用的储氢方法主要有物理方法和化学方法。物理法储氢是指储氢物质和氢分子之间发生纯粹的物理作用或物理吸附；化学法储氢主要是储氢物质和氢分子之间发生化学反应，生成新的化合物，具有吸收或释放氢的特性。总体来看，氢能的储运主要有：液化储运法、压缩储运法、固氢液氢混合储运法、金属氢化物储运法、有机液态氢化物储氢、无机化合物储氢、活性炭吸附储氢等。近年来，随着碳纳米管研究的不断深入，碳纳米管在氢能储运方面的广阔应用前景正日益显现出来。
    当前氢能研究的直接目标是以氢燃料电池为动力的汽车，近年来几个发达国家纷纷展示了各自的原型车，但是无论从技术上还是经济上规模化车载氢供应系统尚未切实解决。因此各国科学家均致力于研究高储氢材料与系统，其中最有潜力是碳纳米管的吸附储氢。
　　2、生物质能
    生物质能是指植物叶绿素将太阳能转化为化学能储存在生物质内部的能量，通过热化学转换技术将固体生物质转换成可燃气体、焦油等，通过生物化学转换技术将生物质在微生物的发酵作用下转换成沼气、酒精等，通过压块细密成型技术将生物质压缩成高密度固体燃料等。生物质能源包括：能源林木、能源作物、水生植物、各种有机的废弃物等，它们是通过植物的光合作用转化而成的可再生资源。
    生物质能由太阳能转换而来，它蕴藏在植物、动物和微生物等有机体中，是人类赖以生存的物质基础。生物质作为能源利用，在转换系统的每一个环节都可为人类造福，它具有全程良性循环的特征。生物质能既可直接利用，也可以通过转化成氢气、乙醇、沼气等含能物质间接使用。
　　3、风能
    风能是太阳辐射能的一种转化形式，是太阳辐射引起的空气流动动能。到达地球表面的太阳能约有2％转变成风能。风能是自然能源中比较明显的一种能源，据资料介绍，全球风能一年可达2.2*10的次方MW，其中可用于发电的约为10的次方MW，比当前世界水力发电能还高10倍以上。风能的大小与风速的三次方及风通过的面积和空气的密度成正比。风能密度是指每秒内通过每平方米面积的风所具有的动能，它是评价风能资源的一个重要参数。
    风能的利用是通过风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量后，再用于发电、提水、助航、制冷和制热等。
　　4、核能
    核能是指由原子核的链式反应所产生的能量，包括应用于原子电站的核裂变能和正在研究的核聚变能 （即可控热核能）。物质的原子里蕴藏着多得令人难以置信的能量，通过破裂放射性材料可以获得一种能量---核能。
　　5、太阳能
    太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，也是人类可利用的最丰富的能源。通过辐射，太阳向地表输送大约（1.05-2.64）*10的20次方KW/h的能量，约相当于人类目前每年消耗总量的5000倍，并且可以持续几十亿年以上。由于它具有到达地表强度低、间歇性以及地区上的差异，至今尚未能广泛开发利用。目前太阳能利用最有效的途径是太阳能的化学转化和储存，以及通过 “光电效应”原理，把太阳能直接转变为电能的新的太阳能利用技术和阳光催化分解水制氢等。
    6、地热能
    地热，通常指那些能够经济地为人类所开发和利用的蕴藏在地球内部的热资源。人们赖以生存的地球内部是一个火热的世界，蕴藏着巨大的热量，地球中的这种天然热能就是地热能。
　　7、海洋能
    海洋能通常是指蕴藏在海洋中的可再生能源，主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。海洋能蕴藏丰富，分布广，清洁无污染，但能量密度低，地域性强，因而开发困难并有一定的局限性。目前海洋能开发利用的主要方式是发电，其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。另外海水制氢也是海洋能利用的一种方式。
　　8、纳米新能源
     纳米技术和纳米材料的出现为新能源实现本质上的飞跃提供了非常难得的条件。很多人认为纳米新能源既可以属于一次能源，也可以归为二次能源。但是，从其本质来看，纳米新能源在很大程度上是属于二次新能源，它主要是利用纳米材料和纳米技术为能量的储存和转化提供了非常便利的条件。这主要有三个方面的原因：第一是由于纳米粒子表面能高而储存大量的能量；第二是由于纳米粒子表面活性大而吸附大量的其他含能物质 （如氢气）；第三则是纳米粒子作为催化剂对原有能源释放形式和释放过程进行一定改变和加速，使被催化的原有含能材料的能量释放更完全、更充分，从而达到提高能量的目的。
    对于纳米新能源，多是以复合材料的形式出现的。如作为纳米材料的纳米金属镍，它可以吸附比常规金属镍粉更多的氢气，吸附大量氢气的纳米金属镍粉复合材料就含有多重的能量形式：一种是金属粉本身可以释放大量的能量；另一种是纳米粒子所蕴含的表面能的形式；还有就是氢气在燃烧时也可以释放出比其他气体高得多的能量。而对于碳纳米管来说，由于其微观结构是内部中空的一维管状形式，可以吸附大量的气体 （如氢气）。因此，储氢，的碳纳米管复合材料既可以通过储氢来提高其能量含量，又可以作为固体推进剂的燃烧催化剂，还可以作为电极材料和氢燃料电池。
    随着工业的发展和人类物质生活及精神文明的日益提高，能源的需求也与日俱增，世界上近25年来能源的消耗量相当于过去100年的消耗，而且这些能源大部分是地球上天然矿物的一次能源，在消耗的同时产生大量的环境污染。为此，在未来能源的开发过程中，最大的难题在于在尽量不损害地球和人类健康的前提下，如何充分地满足全球对能源日益增长的需求及减少对环境的污染。
    未来能源工业的发展态势主要取决于市场力量、环保以及技术创新三大要素。在新能源的各种形式中，储氢的碳纳米管和纳米金属粉复合材料是两种新型的纳米新能源复合材料。这两种纳米新能源复合材料不但需要利用最新的纳米技术，而且包含了大量的技术创新，因而具有十分广阔的应用前景。文章由深圳强立新能源科技有限公提供。

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