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发电运行技术(发电运行技术专业)

时间:2022-12-02 01:30来源:考试资源网 考试资料网
不要为能源不足发愁了,我们的身边处处都有电能!五彩墙壁来发电所有房屋建筑都镶嵌上了五颜六色的彩色板,一天中只要是白天,只要太阳升起,从黎明到傍晚,不论是晴空万里还是阴云密布,都可以发电。以后居民生活用

不要为能源不足发愁了,我们的身边处处都有电能!

五彩墙壁来发电

所有房屋建筑都镶嵌上了五颜六色的彩色板,一天中只要是白天,只要太阳升起,从黎明到傍晚,不论是晴空万里还是阴云密布,都可以发电。以后居民生活用电可以完全靠彩色板发电,不需要火电站或水电站来帮忙了。

这是未来的一幕。彩色板发电利用的是光能,就是太阳能发电吧?没错,但它与传统的太阳能发电有很大的不同,它的发电过程更巧妙,成本低廉得多,而发电效率则高得多。

传统的太阳能发电板用的是涂有一层硅薄膜的玻璃板,而要把硅原子的电子轰击出来产生电能,需要强度足够的阳光照射,而且阳光中,只有部分光能转变成电能,其它光能则变成热量损失掉了。这种方式效率低不说,最关键的是“靠天吃饭”,如果遇上天气不好,这种发电方式就难以派上用场了。因此,人们普遍感觉,靠太阳能发电来生活不可靠。

针对太阳能发电的这些缺点,以色列一家公司开发出了可以用于寻常百姓家的彩色太阳能发电板。这种发电板没有用硅膜,而是用荧光染料和金属纳米颗粒,只在玻璃板的最边缘涂有几条硅膜条纹,这使太阳能发电材料的成本降低到原来的1/5。各种色彩的荧光染料可以吸收几乎所有的可见光和紫外线,之后会辐射出荧光。

由于金属可以看作是带正电的金属离子泡在自由电子的海洋里,荧光会与金属纳米颗粒的电子海洋相互作用,从而激起沿着金属表面传播的电子波,这种电子波被玻璃板表面的金属纳米颗粒引导向两侧传播,到达玻璃板边缘,能量被硅膜条纹捕捉,这个能量足以轰击出硅的大量电子,从而产生较多的电能。这就是该公司开发出的巧妙技术,过程中利用了金属表面的电子波。

这种发电方式不需要阳光直接照射,因此无需晴空万里,只要周围环境明亮,甚至明亮的灯光也可以让五彩发电板发电。这一技术其实很关键,意味着以后太阳能发电不用“靠天吃饭”了,可以放心地把它用于需要电量不是很大的普通用户了。也许在不久的将来,这种技术进一步改进后,它可以完全代替传统的火电站或水电站呢!

公路也能发电

物理学家知道,某些晶体在受到压力时会产生电荷,压力撤销后,再施加压力,又会产生电荷,把这些电荷收集起来,就可以转换成电能了。如果把这种压电晶体铺在反复受压的地方,例如公路下面,汽车疾驰过公路,就可以发电了,如此诱人的发电方式,是否可行呢?

首先我们要计算一下,如果在车流量很大的公路下面铺上压电晶体,会产生多少电能。以色列就铺了这么一条发电公路,1千米的这种路面可以产生100~400千瓦的电能。车流量越大,发的电越多。截至2008年底,我国有高速公路4.1万千米,假如都铺上压电晶体,用来发电,每年产生的电能约340~1400亿度,可以抵得上三峡水电站的年发电量!

而铺设这样的路面会有多高的成本呢?1千米这种路面需要约300万元人民币,理论上,这种压电晶体至少可以使用30年,如果大规模铺设这种路面,所产生的电力,成本大约是每度电0.2元到0.7元人民币,电价比较便宜,而且发电过程完全洁净,没有任何污染。

由于压电晶体发电前景很诱人,目前科学家还研究出一种具有压电效应的氧化锌纳米线,能将低频率的振动转化为电力。比如走路时手臂的摆动,拂面的微风,甚至血液的流动,环境中的噪音都可以转变为电能。研究者正在设计如何把这种纳米线“缝合”进衣服,以后野外的士兵就不用背着厚重的电池了。

如今利用噪音发电的小电池也出现了,只是功率很小,但可以用于手表。相信不久,我们就可以带着没电的手机到嘈杂的闹市区晃悠一会儿,手机的噪音电池就充满电了,可以正常工作了。

用体温来发电

早在1821年,德国科学家塞贝克就发现,当把两种金属(例如铜和锑)的两端相互连接起来组成一个闭合的回路后,若把两个接点分别放在不同的温度下,在回路中就会产生电流。两个接点之间的温度差越大,产生的电流就越多。这是金属的温差效应,科学家早就盯上了这种效应,用它来发电。1980年代,美国研制成功了功率达到千瓦的温差发电机。

温差发电不需要复杂的发电机组,只需要两种金属组成的回路和比较恒定的高低温度差异,因此,温差发电机的体积可以做的很小,没有机器运转的任何噪音,安全可靠,没有污染。只是这种方式的发电量有限,目前主要应用于用电量不大,需要小体积、小重量的仪器上,例如航空航天和太空探索中的某些环境。在太空运行的卫星中,它比面积庞大的太阳能电池要实用,它只需要硬币大小的放射性同位素来提供连续不断的热源,就可以在太空可靠地使用20年。温差发电已经为阿波罗登月、人造卫星和探测器运行贡献了自己的能量。而对于未来飞出太阳系、没有阳光普照的探测器,只能使用这种温差电池才能平稳地继续工作。

温差发电最吸引人的地方,是它可以利用工业产生的废热,变废为宝。一般的化工厂、钢铁厂、炼油厂等,产生的大量的热量如果用于温差发电,就可以把这些即将排放掉的能量再重新利用起来。

自然界的海洋温差热、地热也可以用于恒定的温差发电。随着高性能的热电转换材料被开发出来,甚至汽车尾气中的热量,人体的体温都可以利用。现在,已经出现可以利用我们的体温发电的体温电池了,它看上去像一块手表。

无线电波和静电都可发电

我们周围的空间中到处充斥着各种电磁波。许多电磁波看不见、摸不着、感受不到,但是收音机或电视机就可以感受到它们的存在。收音机或电视机中有用于调节频道的振荡电路,调节这些振荡电路,让电路的频率与那些电磁波的频率发生共振,就可以从电磁信号堆里收听特定频道的信号了。

科学家正在考虑,利用这种方式来收集这些无线电波的能量为小型电池充电。目前已经研制成功可以捕捉无线路由器信号能量的充电器。无线路由器是把多台电脑接入一个互联网接口的桥梁,可以通过天线等无线的方式发射和接收信号。另外,还有一种低电压接收器,可以捕捉高密度无线电波能量。将来,附带这种充电器的手机就不用特意充电了。只是这种方式发电量很少,无法用于大功率电器。

干燥的季节会制造静电,令人烦恼。静电还会扬起灰尘,损坏脆弱的电器,甚至放出火花,引燃易燃物质,招致火灾或爆炸。静电之所以会这样,因为静电的电压一般很高,达到千伏以上,但是静电的电量很少,不值得收集利用。不过现在,俄罗斯科学家发明出一种可以收集静电的高效收集器,可以从干燥的空气中收集静电,并能转换成40伏左右的电能,用于家庭照明。这又是一个变废为宝的事例。

生活中不缺少电能,缺少的只是发现电能的眼睛和变废为宝的头脑。


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