化工与新能源的应用

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    人类的一切研究活动都是和化工与能源分不开的，人们认为采用氢燃料不仅能解决短途化和可移动能源问题，空气污染、温室效应等环境问题，而且氢燃料会导致“氢经济”，即以氢为能源而驱动的政治和经济。氢经济的实现将可减少或消除以争夺石油为目的的政治、军事冲突，有利于世界和平。因此大力发展氢燃料技术就成为科技界的一大热门话题。
    在分子中含氢量最大的是甲烷（CH4）和水（H2O）。而甲烷（俗称沼气）可以通过植物而制成，而植物是太阳能的存储体，所以甲烷和水是地球上取之不尽，用之不竭的能源。如何把甲烷中的碳和水中的氧结合起来而释放出氢，成为催化研究的核心问题。任何化学反应都要激活能，如果这种能量是太阳能，那么太阳能、甲烷和水就成为人类能源的理想来源。太阳能的利用和研究已进行多年，过渡金属硫化物研究的最多。10年来进行了大量的氧化钛纳米颗粒与碳氢氮等化合物组合在一起的太阳能电池的研究，并取得了很大进展。然而太阳能中的长波区还未被充分利用。如果把太阳能中的热能变为从甲烷和水中制取氢气的“激活能”，那么人类将可以获得清洁、方便、用之不尽的能量———氢，人类的经济生活将从石油、煤转移到氢经济，即“绿色经济”。
    要实现绿色经济就要求寻找能把水中氧输运给甲烷中碳的催化剂，也就是氧输运体，就是在原子分子水平上进行调控，这种对原子和分子的调控能力就是当今纳米科学与技术的内容。人类在21世纪的科技竞争就是看谁首先理解和掌握调控原子分子的能力，使人类充分利用太阳能和存储于绿色植物和水中的能量，采用太阳能和氢为动力燃料，形成“绿色经济”，从而使人类生存的环境更加协调、和平和美好。
    21世纪研究化工与能源实现绿色清洁化工是世界经济发展中最具有决定性影响的技术领域，我国目前已进入资源约束的发展阶段，用“绿色经济”技术推动化工与能源产业，调整不符合国家政策的高能耗、高物耗、高污染、低附加值的劣势产业提供了新的动力。
    对化工与能源的开发利用是人类社会发展的动力基础，根据国际能源机构的预测，未来25年里，在大力节约能源的基础上，世界能源需求总量还将增加一倍。
    在中国，煤炭和石油大约占了一次性能源的90%，由于煤炭和石油的大量使用，中国的40%的国土受到了酸雨的威胁。据专家预测未来50年内，我国能源需求总量达到目前的3倍，而那时国内化石能源将趋向枯竭。开发化工与新能源技术，发展化工与新能源产业已势在必行。
    太阳能与核能是新能源的两大主体。对太阳能的利用又分为直接利用和间接利用两类。直接利用太阳能的技术有：光伏发电、温室气流发电等。间接利用太阳能的技术有：水力发电、风力发电及生物质能和地热能的利用等。它们的共同点是，来自太阳，取之不尽，可以再生，没有污染。
    核能包括核裂变与核聚变两类。目前的核电站使用的都是核裂变技术。核裂变所产生的放射性污染不仅可以防护，而且其污染程度远小于烧煤产生的尘埃所造成的放射性污染，并且核能不产生二氧化碳等有害气体。所以核能也是一种清洁能源。核聚变能的利用目前还处在试验阶段，估计20年内可望投入使用。由于核聚变的原料可取之于海水，并且没有放射性污染，所以前景被看好。
    由于“氢”可以直接转化成电能，并且生成物是水，对环境没有污染。还由于“氢”的可储存性与可移性是“电”不可比的。所以它将取代“电”作为能源的主要载体。
    美国能源部预测，2030年氢的生产，储存与转化技术将趋于成熟，美国将步入“氢经济”时代。由深圳强立新能源科技提供，转载出自此处。