獲取能源有新法

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在全球能源供應日益緊張的情況下，世界各國競相探索獲取能源的新途徑。

用尾氣熱量發電的新汽車引擎

汽車發動機動力輸出一般占燃燒總熱量的25%～42%，剩余的以廢熱形式從冷卻水和尾氣中排出。這不但是一種能量的浪費，而且也會造成大氣熱污染。假如能夠變廢為寶,將尾氣中的熱能轉變為其他可利用的能量形式，就可以有效提高能源的使用效率，在節約能源的同時減少了尾氣污染。隨著能源價格的上漲，如何利用汽車尾氣中的能量，得到了人們越來越多的關注，國外多家機構正在進行研究。

汽車尾氣的能量利用主要分為熱電式、內燃機式和制冷式3種方式，但大都處于理論研究階段，離商業化應用還有很長的路要走。

美國普度大學的研究人員開發出的一個新系統，能夠收集汽車排氣口排出的尾氣熱量，以便產生電能和降低車輛的燃油消耗。這種利用溫差發電的新型熱電發電器由普度大學和通用汽車公司共同合作研制，可產生給電池充電和供給車輛電路所需要的電流，轉而降低發動機的工作量，節約汽車燃油。

普度大學設計的發動機樣機是作為車輛催化轉化器背后的排氣系統的一部分安裝的，它從汽車排放的700℃的廢氣中獲取能量。目前的熱電技術還不能承受催化轉換器內的溫度，里面氣體的溫度約為1000℃。因此，研究小組正致力于熱電發電器的改進，以使其能夠承受如此之高的溫度，從而節省更多的燃料。最大的挑戰之一是尋找合適的熱電材料，熱電材料必須滿足耐高溫以及導熱性差兩個條件。

通用汽車的研究人員目前正在使用一個名叫方鈷礦的熱電材料來制造發動機的樣機，這種材料用鈷、砷化物、鎳或鐵制成。關鍵是多制式系統的設計，即如何優化每一個環節以便從廢氣中得到盡可能多的熱量。

德國寶馬公司正在開發一款內置蒸汽機的汽油發動機，利用汽車尾氣中的熱量形成閉路朗肯循環為汽車提供動力。

另外，還有多家公司試圖利用汽車尾氣中的熱量為汽車的制冷系統提供動力。

收集人體熱量給建筑物加溫

密集的人群會造成氣溫上升，這已經不是什么秘密。但是人體產生的熱量可能是一種尚未開發能源的主要來源，卻并不為很多人所知。

受到每天經過斯德哥爾摩中央車站成群結隊旅客的啟發，瑞典Jernhusen公司研究人員找到一種方法，利用25萬人行走時產生的能量，加熱大街對面的一座辦公大樓，從而使得該建筑物的能量費用減少25%。

“人體的溫度雖然不高，但是他們從事頻繁的活動，因此會產生大量的熱量，我們為什么不能加以利用呢？既然有這種熱量的存在，如果不收集使用，那么它將被白白地浪費掉。”克拉斯·約翰森指出。他是Jernhusen房地產公司環保部門的負責人，該系統的研發者之一。

早在2008年，約翰森就首次提出了這個想法，經過努力現在終于結出碩果。他利用斯德哥爾摩中央火車站原有通風口收集乘客人體產生的熱量，再用安裝在車站通風系統的熱交換器將收集到的熱量轉換成熱水，然后用泵把熱水注入鄰近建筑物的供暖系統中，為其供暖，一年能節能1/4。

約翰森認為，斯德哥爾摩中央火車站這種利用余熱給周邊大樓進行供暖是現在國際上倡導的一種循環利用的理念。他希望能把中央火車站這種巧用“人氣”供暖的系統運用到其他建筑物上，甚至有可能用它來加熱中央火車站本身。

從閃電中獲取能源

用氫氣發電燃燒干凈，只排出水蒸氣和熱量而沒有任何有害廢氣，不會對環境造成污染，是一種令人向往的替代能源，具有十分廣闊的發展前景。然而，使得這種發電方式難以運用和推廣的關鍵是需要大量的能量來生產氫燃料。現在，科技含金量極高的美國海德拉摩天大樓竟以一種可能是最了不起的辦法破解了這道難題。它從不需要成本的雷電中獲取能源、把水分子粉碎成氫氣和氧氣。摩天大樓的設計富有創意，頂部的尖塔形狀蜿蜒曲折，酷似一只水螅，外殼用石墨烯和一種超級碳材料制成，這種超級碳材料的硬度是鋼的200倍，具有極好的導熱導電性能。

雷電災害系遭受直擊雷、感應雷和雷電波侵入而造成的人員傷亡和財產損失。在聯合國公布的最嚴重的10大自然災害中，雷電災害被稱之為“電子時代的一大公害”。然而科技人員卻通過海德拉摩天大樓駕馭雷電，變害為寶，為人類造福。在閃電攻擊時，塔尖的超導電石墨烯外殼能直接從閃電中把難以置信的大量能量引到大樓底部一排排的電池里儲存起來，接著用這種電能通過電解作用把水分裂出氫氣，然后再用氫氣發電，為生產和生活提供源源不斷的能量。

水下“風箏”渦輪機從海浪獲取能源

海浪發電機通常設計成海蛇形狀，罝于滾滾波濤之上，聚集海浪動能并將其轉化為電能。但是瑞典Minesto可再生能源公司另辟蹊徑，把風能和海浪發電巧妙結合，設計出富有創意的水下“風箏”渦輪機。其中每個水下“風箏”跨度8～14米，附加到渦輪的下腹部。“風箏”拴在海底，可以隨著潮水的運動“飛”起來。

和潮汐渦輪機的原理一樣，“風箏”渦輪機的葉片也由經過的潮汐轉動。然而“風箏”俯沖的動作卻能使通過渦輪的流水速度提高10倍，類似于帆船聚集航行速度時所采用的風切法。此外，“風箏”保持中性浮力，因此不會隨著潮流轉彎而下沉，而且渦輪口還可以防止魚類進入。

“風箏”可以在每秒1～2.5米的流速中工作，而第一代的設備需要超過每秒2.5米。根據不同的位置和大小，每個風箏可發電150～800千瓦，部署在50～300米深的水域。

英國正致力于實現其更加雄心勃勃的環保目標。英國碳信托公司和北愛爾蘭投資局在未來的18個月里將撥款56..4萬美元資助這項新技術的測試。在海洋能源利用上，人類面臨著許多挑戰，尤其是經濟成本。兩個裝機總容量為1兆瓦的風箏渦輪機成本可能超過300萬美元。

河口能夠給世界提供13%的電力

美國斯坦福大學的一個研究小組宣布，世界各地的河口可提供全球所需能源的13%。所謂河口，在地理上指的是河與大海相接的地方。研究人員認為，淡水和海水匯合可作為一種可再生能源的“金礦”加以開發。每當河水擴散到含鹽的海水中時，溫度便會略有上升。從理論上講，可以從中獲取能量并用來發電。

正如英國皇家學會《化學家雜志》所報道的那樣，這個團隊的研究人員開發的新系統通過一個二氧化錳納米棒制作的晶體結構，用電池獲取能量。

從風馳電掣的列車獲取風能

在眾多的交通方式中，有軌運輸屬于最為綠色環保的一種。如果它的基礎設施本身能夠發電的話，那更是錦上添花，可使效率得到提高。美國一家公司的兩位研究人員設計出使用壓電襯墊從運行列車獲取能源的方案，并且已經開發出一種能夠從高速行駛的列車獲取風能的裝置。這種裝置名叫T-Box，是一個電力發電機，根據設計要求安裝在現有鐵路軌道之間的空間里。在1公里的軌道上，大約需要150個這樣的T-Box。

研究結果發現，一列火車在以200公里的時速行駛時，可產生每秒15米的風速。而T-Box能夠捕獲并利用這個風速產生3500千瓦的電能。一列長度為200米的火車如果以每小時300公里的速度行駛，那么在18秒內跑上1公里，T-Box就能夠產生大約2.6千瓦時的電力。