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能源科学（第2页）

（2）破坏加氢法。由煤、煤焦油、石油重质馏分等，在高温、高压和催化剂的作用下，与氢起反应，再加工而得到各种轻质石油产品。

（3）合成法。由氢和一氧化碳在适当的温度、压力和催化剂作用下，进行合成，产品叫“合成石油”。人造石油的性质与天然原油相近，故其进一步加工及利用与天然原油相似。

由于天然原油的大量开采且价格低廉，故人造石油工业的发展只局限在某些国家和地区，如第二次世界大战期间主要在德国。目前，世界上规模最大的人造石油工业在南非。

我国人造石油工业在20世纪50年代发展较快，主要是以油页岩为原料经低温干馏得到页岩油，再经加工得到各种轻质燃料油。辽宁抚顺及广东茂名是我国重要的人造石油生产基地。

◆产油的石头——油页岩。

油页岩，由这个名称我们就知道它是一种岩石，是一种能够产油的岩石。它是由生物的残体混同泥沙变成的，所以可以用来炼油。将油页岩破碎后送到一个大炉子里在真空下锻烧，使有机质分解生成油气。接着，油气再经过冷却装置，被冷却成油状的**，这就是页岩油。

页岩油的成分与石油相差不多，经过进一步的加工，它就成为汽油、柴油、煤油等**燃料。此外，它的储量要比煤或石油多得多，分布也十分广阔，这对于21世纪的能源革命将起到极大的作用。

◆核聚变能源

核能是能源家族的新成员，它包括裂变能和聚变能两种主要形式。裂变能是重金属元素的质子通过裂变而释放的巨大能量，目前已经实现商用化。因为裂变需要的铀等重金属元素在地球上含量稀少，而且常规裂变反应堆会产生长寿命放射性较强的核废料，这些因素限制了裂变能的发展。另一种核能形式是目前尚未实现商用化的聚变能。

核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程。自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变，这种反应在太阳上已经持续了150亿年。氘在海水中储藏量丰富，多达40万亿吨，如果全部用于聚变反应，释放出的能量足够人类使用几百亿年，而且反应产物是无放射性污染的氦。另外，由于核聚变需要极高的温度，一旦某一环节出现问题，燃料温度下降，聚变反应就会自动中止。也就是说，聚变堆是次临界堆，绝对不会发生类似前苏联切尔诺贝利核（裂变）电站的事故，它是安全的。因此，聚变能是一种无限的、清洁的、安全的新能源。这就是为什么世界各国，尤其是发达国家不遗余力，竞相研究、开发聚变能的原因所在。

◆新能源的开发与利用

风力发电

风力发动机的风轮是把风变为电的主要部件，它的外观上有点像是电风扇的螺旋桨，风轮的直径越大，发电的功率就越大。但是风力发电还有两个问题必须解决：一是风的方向是不定的，在风向变换时，是否能根据风向作出相应的调整，以使风能得到充分的利用。二是风力的大小也是不定的，为了能使风力发出的电能够是稳定而又持续的能量，这就必须要求进行合理地调速。

风力发电机是将风能转化为其他形式能量的旋转机械，主要用于发电。目前世界上最大的风力发电机在美国夏威夷，为3200千瓦，其风机直径为97．5米。到1992年全世界风力发电装机达2700万千瓦，我国约20万千瓦。据专家估计，我国地面上的风力资源约有16亿千瓦，即使只利用其中的10％，也可获得1．6亿千瓦电力，是一项可观的资源。

潮汐发电

潮汐发电站是利用潮汐水能发电的动力企业，生产过程与水电站基本相同。受潮汐周期性影响，发电量也有周期性波动。

用来燃烧核燃料的地方叫做核子反应堆。核裂变能够放出大量的能量，同时产生中了，如果这些中了能被未发生核裂变的原子核继续吸收，便能继续引发核裂变，这就是裂变的链式反应。

我们部知道原子弹，当它的内部发生着巨火的核裂变，产生了大量的能量，而能量又不能够及时释放出来时，就会发生激烈的爆炸。

清洁的氢能

氢是一种气体，是最轻的化学元素。氢是宇宙的基本物质，宇宙中很多星球部起源于氢，就连太阳也主要是由氢组成的，太阳的体积，几乎有80％被氢占据着。地球在形成过程中，在地壳中也包含了一些氢，所以人们偶尔也能从地球上发现“氢田”。在地面卜，我们可以发现大量的氢化合物，例如水以及各种碳氢化合物。

氢是一种无色、无味、无毒的清洁气体，它的扩散速度快，其热导率和热容都很高，所以氢是一种很好的冷却物质和载热体。

我们能否直接从水中提取氢元素呢?科学家在水中放入催化剂以后，在阳光照射下产生光化学反应，把水分解成氢和氧。通过电解水来制取氢，关键在于催款化剂。只要能找到合适的催化剂，将它往水中一放，经过化学的催化作用，水会很快地分解为氢和氧，我们就可以将氢和氧收集起来。但是，这种催化剂还未研究出来。

地热能发电

世界各国对地热能的开发利用比较重视，主要是将地下天然蒸气和热水用于生产和生活。意大利最早利用地热发电，自1904年在拉雷德洛地区试验发电成功后，目前地热发电量已有50万千瓦左右。1979年美国的地热发电量达到66．3万千瓦，居世界首位。火山众多的菲律宾也在利用地热发电。我国已有20多个省（自治区）开展了利用地热能的工作，一般用于温室、育秧、育种、孵化鸡、养鱼等。西藏羊八井、湖南灰汤、辽宁熊岳等地已建有地热电站。由于有关设施的一次性投资较高，地热能的利用受到了一定的限制。

太阳能设备

为了将太阳能转化为热、电、化学能，人们做了各种试验。透镜和反射镜就是光转换成热的一种装置，叫集热器。可以将集热器做成箱子样式，由吸收本领强、反射能力差的材料构成，箱子内表面涂黑，阳光照射到玻璃上，90％可进到箱子里，使箱内的温度比箱外面高出100～200度，从而储存了大量的能量。

利用这些太阳能集热器，人们已经做出了很多相关的太阳能设备，如聚光式太阳灶、太阳能热水器、太阳能干燥机等等。由于太阳能设备不用燃料，清洁卫生，没有污染，因此它被广泛应用于生产生活的各个部门。

太阳能电池

太阳能电池是太阳能设备的一种。我们知道，在地球的周围，环绕着许多人造卫星，这些不同的人造卫星起着不同的作用，有的是气象卫星，有的是地质勘测卫星。从它们的外观上看，它们都有巨大的“翅膀”，这巨大的翅膀就是太阳能电池。卫星正是通过太阳能电池来完成各种操作的。

常用的太阳能电池是硅太阳电池。一块硅片像纸一样薄，一面掺进一些硼，另一面掺进一些磷，这就成了太阳能电池。由于硼和磷的不同的导电性，电荷聚集起来就形成了电场。当硅片受到太阳光照射时会发生电荷的移动，从而产生了电流。

太阳能发电

目前人们更为关心的是利用太阳能大规模地发电。太阳能发电可以分成太阳热发电和太阳光发电两类。美国和日本已分别建有集热功率5000千瓦和10000千瓦的大规模太阳热电站。1981年，利用太阳光转换成电能的太阳能电池的世界销售额已达到1．5亿美元，太阳能电池发电量已达2万千瓦。2000年可达到500～1000万千瓦。有人作过估算，如果我们能够利用照射到非洲撒哈拉大沙漠全部太阳辐射能的1％来发电，就可以获得比现在全世界能源消耗量还要大的能量。