化学燃料问题

【专家解说】：化石燃料，亦称矿石燃料，是一种碳氢化合物或其衍生物。化石燃料所包含的天然资源有煤炭、石油和天然气。化石燃料的运用能使大规模工业发展和替代水车, 并且木材或泥煤燃烧加热。(西班牙语Combustible Fósil) 当发电的时候，在燃烧化石燃料的过程中会产生能量，从而推动涡轮机产生动力。旧式的发电机会使用蒸汽作为燃料推动涡轮机。现时，很多发电站都会直接使用燃气涡轮引擎的。 在踏入全球现代化的步伐20世纪至21世纪中，化石燃料潜在著能源短缺的危机，特别是从石油提炼出来的汽油，是引致全球石油危机的一个原因。现时，全球正趋向发展可再生能源和核能，这可以帮助增加全球的能源所需。 人类不断地燃烧化石燃料是排放温室气体二氧化碳的来源之一，是加快全球变暖的因素之一。此外，生物燃料中的二氧化碳成份是来自大气层，因此发展生物燃料可以减少在大气层上的二氧化碳，从而减低温室效应。 到目前为止,世界各国所用的燃料几乎都是化石燃料,即石油、天然气和煤。自然界经历几百万年逐渐形成的化石燃料,可能在几百年内全部被人类耗尽。据观察、研究表明,今天在地下已没有煤和石油在形成。石油也叫原油,它是黄色到黑色的可燃性粘稠液体,常跟天然气共存,是很复杂的混合物。石油的性质因产地不同而不同,密度、粘度和凝固点的差别很大,例如,凝固点有的高达30℃,有的低到-66℃。热值从43.7~46.2MJ/kg。石油中各组分的沸点差别也很大,从25℃~500℃以上。石油里的主要元素是碳和氢,分别占83~87%和11~14%。此外还含有少量的硫(0.06~8%)、氮(0.02~1.7%)、氧(0.08~1.8%)以及微量金属元素(镍、钒、铁、铜)等。天然气从广义上讲,指埋藏在地层中自然形成的气体的总称。但通常所指的天然气只指贮藏在地层较深部的可燃性气体(气态的化石燃料)和跟石油共存的气体(常称油田伴生气)。天然气的主要成分是甲烷。此外,根据不同的地质条件,还含有不同数量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等低碳烷烃以及二氧化碳、氮气、氢气、硫化物等非烃类物质。有的气田中还含有氦气。甲烷含量高的天然气叫干气,两个或两个以上碳原子烷烃含量较高的天然气称为湿气。我国四川自贡盛产天然气。煤也叫煤炭,它是埋藏在地下的固态可燃性矿物。煤是一种混合物,没有单一的分子结构,经过科学家长期研究,已经有煤结构的普通型式介绍。煤的结构里有大量的碳原子环,一些环相互稠合,另一些环键合成长链。比较常见的有W.H.怀泽的烟煤结构模型,但都还没有能揭示煤的实质结构。煤中有机质元素主要是碳,其次是氢,还有氧、氮和硫等元素。 太阳能一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应可以维持几十亿至上百亿年的时间。太阳向宇宙空间发射的辐射功率为380000000000000000000000kW的辐射值，其中20亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，23%被大气层吸收，其余的到达地球表面，其功率为800000亿kW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。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。狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。 人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火;利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代，太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。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。太阳能发电一种新兴的可再生能源利用方式。 使用太阳电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能，使用太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电，利用太阳能进行海水淡化。现在，太阳能的利用还不很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。 优点:? 1)普遍:太阳光普照大地，无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。? 2)无害:开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，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130万亿t标煤，其总量属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，氢的贮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。? 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1m?2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，这样的能流密度是很低的。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一套收集和转换设备，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，所以，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，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮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。?