当今世界的能源问题(上)

能源就是能够提供能量的物质。大自然赋予人类的能源是多种多样的,可以把它们分为常规能源和新能源两大类。技术上比较成熟而使用较为普遍的能源称为常规能源,如煤炭、石油、天然气、水能等。近几十年才开始利用或正在开发研究的能源称为新能源,如太阳能、核能、沼气能、风能、氢能、地热能、海洋能、电磁能等。 经济发展的“火车头” 自古以来,人类就为改善自身的生存条件、促进社会经济的发展     

21世纪的重要能源--生物质能

生物质是指地球上从光合作用获得的各种物质，它是以化学方式储存的太阳能，也是以可再生形式储存在生物圈中的碳。因此，它是地球上一个巨大的能源库。生物质的种类很多，目前人们可以利用的大致分为六大类：木质素、农业废弃物、水生植物、油料作物、加工废弃物、人畜粪便等。生物质能的转换和利用具有解决能源短缺问题和环境保护的双重效果，受到了人们的极大重视，是21世纪能源发展的一个方向。展望对世纪的能源发展，国外不少学者使用了“能源革命”（energyrevolution）一词，认为人类将面临严重的能源问题，解决能源短缺问题是人类社…     

未来能源在海底

当科学家想到能源时，浮现在脑海中的常常是火焰，而不是冰块。 火焰和冰块也许是一对风马牛不相及的组合，但是越来越多的科学家相信，未来洁净能源的最大一部分也许藏在海底──以冰冷的能够燃烧的冰块晶体形式存在。 这种称为水合甲烷的物质大量沉积在大陆架的边缘，有机沉淀物在这个压力巨大而且温度寒冷的地方存在了数百万年。初步证据表明，这些物质的储备量也许超过了石油、煤炭和天然气的总和。 最近率领一个考察队前往卡罗来纳近海布莱克海脊进行考察的查尔斯·波尔认为，单是这种形成物就含有足够的甲烷满足美国１０５年的天然气…     

节能与生活

能源是指为人类提供能量的天然物质.它包括煤、石油、天然气和水能等,也包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能(潮汐能)和核能等新能源.     

废水处理新系统

康奈尔大学的工程师们发明了一种新的废水处理系统,该系统能够生产能源和再利用水,成本比传统的废水处理系统更低廉。本系统主要是利用细菌过滤大量的污染物质,然后,在未完全净化的水中种植植物。在净化的过程     

化学为建设可持续发展社会给力——化学年里谈化学

化学是研究物质的结构、性质、反应和转化规律的科学,是创造新物质的科学,是自然科学的核心学科。化学为我们创造了五彩缤纷的物质世界和不计其数的物质财富,一直为人类生存和社会可持续发展提供必要的物质基础,推动人类社会快速步入现代文明,并得以迅猛发展。当今世界,解决社会可持续发展所面临的能源、环境、人口和健康等问题,都离不开化学科学。     

能源前沿:从分布式能源到分布式智能网络

<正>"能源"是能量相互转化的物质基础,是人类文明可持续发展的"动力".从火的出现开始,人类一直探寻着能源转化的科学规律,人类文明的进步始终依靠能源技术及其伴随的信息技术的变革.第一次工业革命是能源革命,瓦特发明了蒸汽机的联协运动和自动控制装置,使得蒸汽机成为人类自动把宏观能源物质转化为能源的特征时代;第二次工业革命还是能源革命,德国西门子在法拉第电磁感应原理的驱动下,发明了把微观能源物质转化为能源的技术,这     

菌紫质分子─—未来蛋白质光生物材料

随着地球上能源危机的日益严重，人们开始尝试利用各种其它的能源物质代替煤炭、石油等传统能源，其中利用太阳能是开发新能源的极好途径。同时，光不仅仅是一种能量，而且还是一种信息载体，所以，利用光的各种性能的材料在未来世界中的应用将是极为有利于人类的。在目前的光的应用中，大多数利用光进行能量转换、信息记录和信号交换。而所采用的材料大多是无机晶体、半导体或有机材料。但是自然界中的广大生物与光有着密切的关系，经过长期的进化而保留下来的某些生物大分子具有无机材料和人工合成有机分子所无法比拟的光学性能。最突出的…     

镜像物质能提供无限的能源吗？

某些基本粒子理论认为每种粒子必定有其镜像同伴（mirror partner），例如，电子有一孪生的镜像电子。由于镜像粒子很难与普通物质发生作用，因此有人甚至将这种粒子视为宇宙中的“暗”物质。俄罗斯的物理学家Zurab Silagadze说若能捕捉到镜像物质，它们将会提供取之不尽、用之不竭的能源。     

生物液体燃料——燃料酒精

燃料酒精作为可再生能源不会枯竭，并且不会引起温室效应。微生物发酵糖可以生产酒精。目前在工业生产中用于发酵产酒精的微生物主要是酿酒酵母和运动发酵单胞菌。包括秸秆在内的含有糖类物质的生物质都可能作为酒精发酵的原料，大分子物质的利用需先经过酶的降解。生物酒精作为石油的替代物，其产业链还在继续延伸。     

早期人类创新进化中的几个关键节点

讨论了生物的创新进化,介绍了创新进化的概念及其遵循的规律,着重分析人类进化中创新进化的表现。早期人类创新进化的主要体现:直立行走解放了手;人工生火、用火是主动取得能源和主动使用能源的开始;熟食取得充分的营养,使脑功能完善;抽象思维的发展是物质的演绎,同时又回过头来改造物质,这是其他动物做不到的,是人类区别于其他动物的根本;主动取得能源,主动生产食物,这种劳动是任何动物不可能做到的。     

铝——明天的燃料

一种用金属片和盐水作燃料的电动车今秋通过试验,它使用的电池将使普通物质变成取之不尽的能源。铝现在已成为一种新型的燃料,研究人员已研制出以这种普通金属作燃料的电池,从而使这种金属成为取之不尽的能源。由这种电池驱动的车辆,将在五年内奔驰在公路上。用铝驱动的车辆何时能够大量推广,还要看石油价格的情况。这种车如每年行驶     

面向聚变堆的托卡马克稳态先进运行模式的发展

人类文明和经济的持续快速发展有赖于新能源的发现和广泛应用。清洁、高效、几乎无尽的核聚变能源可以成为当前化石能源的有效替代,能够成为人类的终极能源。名为托卡马克(Tokamak)的磁约束装置是当前人类用于研究核聚变产生能源的主要方式之一。为了提高其运行的安全性和经济性,科学家们设计了多种能够使聚变等离子体长时间稳态运行的先进运行模式。这类运行模式的长足发展依赖于高温等离子体物理和核聚变相关技术等领域的研究进展,尤其是对于自举电流和外部驱动电流的研究。托卡马克稳态先进运行模式将成为未来国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)和中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)主要的运行模式。     

草可作为清洁能源的来源

一项新的研究发现，一种可以在欧洲及美国种植的高高的装饰性植物能够向人们提供大量的清洁能源，而这不会引发全球变暖等不良后果。     

开发功能性畜产品

遗传工程的技术现在已广泛地用于生命科学、医学、药学等领域。通过遗传工程学的研究不仅可以解开生命之谜，还能够解开蛋白质构造和机能之间的关系，并通过克隆技术提高乳、肉、蛋的品质和产量，使一些可以作为药品的稀少的活性物质有可能大量生产，从而替代某些脏器、组织产生的这些活性物质，为人类所利用。这就是通过分子生物学手段开发功能性畜产品的创举。畜产品利用的分子生物学研究首先，畜产品的微生物开发利用，其中大多数的研究和开发均和乳酸菌有关。现在对乳酸菌的利用除了乳酪、发酵食品的利用以外，盛行开发能够调节肠胃、有…     

我国核聚变之路任重而道远

<正>众所周知,核聚变能资源无限,能够和谐高效地解决人类社会的能源问题、环境问题,推动人类社会的可持续发展,是人类的终极能源目标之一。核聚变能源的诱惑力如此之大,以至于世界各国都不愿只做旁观者,特别是俄罗斯、美国、日本和欧盟等一些重要国家和国际组织,早已着手布局。我国也不甘人后,数十年如一日地发展研究,开启了核聚变研究的创业之旅与逆袭之路。     

国家自然科学基金能源化学发展规划和布局概况

正我国是世界上最大的能源消费国和温室气体排放国,能源是关系我国经济社会可持续发展的重大问题. 2020年9月,习近平总书记宣布"中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和",因此,需要大力发展碳中和技术体系和碳中和产业,积极推进能源革命[1].绝大多数的能源利用实质上是能量和物质不同形式之间的转化过程,     

“鸟巢”的检票站

2007年，风力发电、太阳能光伏发电、再生水热泵冷热源系统、垃圾填埋场沼气发电等一批开创性新能源项目建成，69项能源新技术在奥运场馆应用，绿色能源为奥运能源保障和城市发展注入了新的活力，在提高资源利用效率、减少能源消费对环境的影响等方面发挥了重要作用。     

释放核能

能量是物质运动变化的动力，是人类生存发展的基础。能源技术的变革，常常导致人与自然关系的巨大变化，对人类历史进程产生深远的影响。 ２０世纪以前，人类利用的能源都来自太阳。太阳辐射的巨大能量，为人类提供了风能水力，柴薪食粮。阳光孕育万物，使我们居住的地球充满生机。它还造就了深藏地下的煤和石油，这些化石燃料成为机器的能源，为产业革命提供了最重要的物质基础，直到今天还在支撑着人类的繁荣。 从微观尺度来看，在利用太阳能的时候，无论光合作用、消化过程或是煤和石油的燃烧，伴生的能量转换都发生在原子的外层电子之中…     

自然信息

镜像物质能提供无限的能源吗?某些基本粒子理论认为每种粒子必定有其镜像同伴(mirror partner),例如,电子有一孪生的镜像电子。由于镜像粒子很难与普通物质发生作用,因此有人甚至将这种粒子视为宇宙中的“暗”物质。俄罗斯的物理学家Zurab Silagadze说若能捕捉到镜像物质,它们将会提供取之不尽、用之不竭的能源。他的设想如下:若将镜像物质置于由普通物质制造的贮存器内,它将轻微地吸收周围的热量。在它有机会再一次与普通物质相互作用以前,便将以镜像光子的形式充当镜像热能再辐射出去。这一快速和不能挽救的热量损失将使贮存器冷却,如果…