21世纪的新能源，本文主要内容关键词为：新能源论文,世纪论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
新能源是指以新技术为基础，系统开发和利用的能源。而像太阳能、氢能、生物质能、风能、地热能和海洋能（潮汐能、波浪能、海流能等）称为当代新能源，也称为绿色能源（放出能量或进行能量转化时对环境不造成化学污染）。然而，在这些当代新能源尚未完全被人类开发和利用的时候，处于科学前沿的新能源开发者们，不畏艰难，顽强攻关，为人类开辟了一条开发和利用新能源的重要途径。
1新能源从反物质来
众所周知，世界是由物质组成的。而我们周围的物质由原子组成，原子由电子和原子核组成；原子核由中子和质子组成，这些俗称粒子。在正常情况下，原子核带正电荷，电子带负电荷，从而构成正物质，也就是我们周边的正常物质。然而，按照相对论原理，有正物质就应该有反物质。于是科学家常常猜测，原子核能不能带负电荷，而电子带正电荷，构成反物质呢？近年来，许多科学家都在潜心并致力于这方面的研究与实验，并且实验室的一些实验证实，确实有反粒子存在。实验所证实的反物质，也正像一些权威资料报道的那样相吻合：人类所能观测到的那些色彩绚丽的壮丽星系，只占宇宙的一小部分，宇宙中还存在大量看不见的“影子星系”，它们基本上是由反物质构成，即“反星系”。英国剑桥大学的天文学家指出，宇宙中那些遥远的反星系与正常的可见星系的数量比例可高达100：1；宇宙中约有90％的物质是以“反物质”的形式存在，它们在电磁波谱的各个波段中都是可见的。当反物质与正物质发生碰撞时，这两种不同类型的物质会相互抵消，并且在碰撞发生的一瞬间会向环境释放出纯能量。
另据资料报道，美国航天局目前正在致力于开发一种新的航天器推进装置一反物质发动机，这种发动机的工作原理与电视系列剧《星际旅行》中为星际飞船“企业”号提供动力的发动机的工作原理相同，能够产生能源，供在地球上生活的人们使用。目前，科学家们正在寻找能够收集和储存反物质的方法。届时，只需针尖大小的反物质与正物质结合，就会向环境释放出无法估算的巨大能量。然而，目前由于人类对反物质的物理、化学行为了解得还不十分清楚，因此，如何探测到这些由反物质构成的“反星系”，并将反物质进行收集和储存，就成为21世纪人类探索宇宙奥秘、系统研究和开发反物质新能源的一项浩大的天文化学工程。
2新能源从氢原子来
科学家在从事微观科学研究的同时，发现了一个能解决能源问题的方法。即开创了一套无可辩驳的经典量子力学的大统一理论，此理论是科学家们在20世纪的大部分时间里努力使之实现的崇高目标。宣称“这一理论的意义比‘火’对人类的意义还要大”。而解决能源问题只是这一理论的副产品。目前，科学家已经找到一种可以使普通氢原子的电子降低运动轨道的办法，在这一变化过程中产生的能量会以紫外光的形式释放于环境。
此外，人类尚未完全开发和利用的氢能源，是取之不尽、用之不竭的绿色能源之一，是人类社会未来能源的希望。然而，在储存等方面却是当前世界上的一大棘手问题，很大程度上制约着人类对氢能源的开发和利用。据新华社北京1999年12月12日电，我国科学家合成了高质量的碳纳米材料，使我国新型储氢材料的研究一举跃上世界领先水平。1nm是1m的1／10[9]，是人类社会未来最有前途的“超级纤维”。近年来，科学家发现碳纳米材料可能是一种优异的储氢材料。美国等国科学家也曾根据实验推测单壁碳纳米管的储氢能力在10％以上，然而，实验始终没有得到验证，结果难以让世人信服。我国科学院金属研究所成会明研究员率领科研组近年来在这一领域屡创佳绩，脱颖而出，所合成的高质量碳纳米材料，被国际科技界权威认定是世界范围内迄今为止最令人信服的结果。这为人类更充分地利用氢能源迈出了极其重要的一步。
3新能源从反重力来
据资料报道，美国航天局正在设法征服伊萨克·牛顿爵士曾在1687年做出解释的那种力—重力，旨在将它作为一种能源加以利用。其实，在此之前，俄罗斯科学家叶夫根尼·波德科列特诺夫博士已经对反重力装置进行了科学地研究，并取得了研究成果。他宣称，已经观测到悬垂在一个不断旋转的大小如比萨饼的瓷性圆碟形超导体上方的物体，其重量神秘地减轻了2％。目前， 美国航天局的一个科研小组正在设法再现并扩展叶夫根尼·波德科列特诺夫博士的研究成果。该科研小组的研究员达维德·内弗博士认为，如果这种重量丧失现象可以得到确认并在重复实验中得到验证，科学家们就有可能设法推断出是不是超导体产生的某种力以重力的反作用力发挥作用，即吸收（反）重力，屏蔽重力，或者干扰重力波的频率。这听上去好象有些含糊不清，然而，正如达维德·内弗博士指出的那样，对电与磁之间的基本联系的理解曾经导致变压器、电动机和发动机的诞生。他说，理解反重力可能会以类似的形式导致同样以物理法则之间的关系为基础的新的能量应用方法的诞生。新的能量应用方法的诞生，将会使人们看到某些奇怪的景象。达维德·内弗博士说，想象一下“循环水流”，水流首先在没有重力的情况下向上运动，然后又向下流入涡轮产生机械能或转化为其他形式的能。
4新能源从月球上来
大家熟知，“氦－3”同位素的热核反应堆中没有中子辐射， 这就意味着用“氦－3”同位素生产能源时没有放射性污染， 即不会给环境带来（放射性污染）危害。然而，地球上“氦－3 ”同位素的储量并不大，无法大量生产能源。据自动飞行器和登上月球的美国宇航员获取的资料表明，月球上具有足量的“氦－3”， 这种地球上稀有的元素却在月球表面的尘埃中多达10[8]kg以上。据科学家介绍，月球上的“氦－3”储量足够人类使用10[3]年。值得提出的是， 科学家对从月球上获取“氦－3”解决地球能源问题的方案进行了科学上和经济上的论证， 认为用这种方法获取的每度电的成本完全可以与现行（地球获取“氦－3”）方法竞争。目前，俄罗斯的3 个大公司（核研究领域卓有成效的库尔恰托夫研究所、研制太空设备的拉沃奇金科学生产联合公司、太空研究所）正与美国威斯康星大学的专家协作，对这一独特主张进行了科学地、全面地论证。在利用月球上的“氦－3”获取热核能源的方案中， 目前尚未发现技术不可克服的难题。科学家计划发射太空飞行器，用其携带的设备收集月球表面的尘埃，从中分离出“氦－3”， 使其变成液态后带回地球。届时，人类可利用月球上的“氦－3”获取热核能。
5新能源从海底下来
基础化学知识告诉我们，甲烷完全燃烧时生成二氧化碳和水，并向环境放出热能（或转化为其他形式的能）。甲烷是被誉为未来的燃料，是可能在整个21世纪为人类提供电力的一种能源。而这一能源却大量地埋藏在海底下。目前，科学家已探明，全地球的甲烷总蕴藏量估计是储如石油和煤炭等其他矿物燃料总蕴藏量的2倍有余。 海底下的甲烷在深海压力和低温条件下形成白色冰状，称之为甲烷水合物。1m[3] 甲烷水合物释放出使人难以置信的164m[3]甲烷， 而甲烷在燃烧向环境放出热能（或转化为其他形式的能）的同时（放出二氧化碳），会对环境造成破坏，带来很大的“温室效应”。然而可以坚信，随海底甲烷开发和利用技术水平的逐步提高，人类治理由此而带来的“温室效应”的技术也会随之而进步。
应该指出，新能源的开发和利用倍受世界各国科学家所重视，然而进展缓慢。这是因为技术难度较大，对所研究基金的投资要求较高，有些示范装置，效能虽好，但终因成本过高而难以推广。新能源的开发属于综合性项目，涉及到化学、物理学、数学、地质学、电子、机械、仪表控制等学科领域。像所需的各种新材料，需要化学科学家进行研制；许多化学过程和反应条件等，需化学科学家进行深入细致的研究。目前，随着人类对新能源的不断开发，世界能源结构正向多维、多样化方向发展。这必将会对人类社会未来的发展做出前所未有的贡献。