再闲聊-新能源

闲了也来聊聊新能源比如太阳能等等。新能源的主要特点第一是clean, 也就是接近零碳，不产生导致气候变暖的二氧化碳。但零碳不等于零污染，后面会讲解。新能源第二要素是可持续性，就是能取之不尽用之不竭，比如阳光，风和水。其他的因素包括能量转换率，材料稀缺与否，设备成本和使用安全性都需要考虑。这些能量有机械能，光能，热能和电能等，大部分能量都被转换成电能，然后储存在电池里。新能源里只有锂电池只需储存无需转换。除了转换成电能，还能转换成氢能，就是所谓的fuelcell. 它的实质是将电能转化为化学能储存起来。但fuelcell面临的问题比较多，即使利用重金属催化剂使得效率大大提高，氢储存和其安全性仍是难题，所以现在还很难看到应用的前景。那么，还是回过头来讨论更普及的电能及其储存。水电，风电，光电，热电，核电都各自有优缺点，没有哪个是完美的。水电站该是最早的clean energy，它的优点是效率高，缺点是建设困难，到处修水坝会破坏自然环境和生态。风车发电据称是更加干净，但基建也一样耗资金，风来风去无法控制预测，且需建在风大气候偏寒的地方，所以也是不完善的。说到太阳能总是鼓舞人心，太阳能实际上有两钟用途，一般人们用的太阳能板solar panels 是将光能转化为电能，用的是半导体材料，最常见的是硅，后来为了提高效率，又开发出镓砷GaAs 等新型光电材料，但效率依然没超过30%。顺便提一句，镓砷是一种III-V族材料，另一种III-V族材料镓锑则是用在半导体芯片上，有望取代硅而大大提高效率。但这些元素相对于硅要稀缺得多，价格非常高，除非必要，大多数情况下硅还是首选。另外，太阳能还能将它的热能通过加热液体生成蒸气，进而转化为电能。一个例子是在沙漠里，将太阳热能储蓄在沙子堆里，沙子的温度可以高达400摄氏度，是绝好的储能材料，液体如水经过高温沙加热变为蒸气，蒸气动能最终可以发电或转化为电能。最后来说核能，几乎是零碳且高效率的clean energy. 核电的应用已经有几十年了，是通过铀同位素的核裂变释放能量，可以直接利用或转化为电能。这些年人们在积极研究核聚变产生能量，以进一步提高效率，可持续性，并减少核反应废物的污染。综上所述，没有一种新能源是完全clean零污染的，因为在能量转换过程中，光电设备会用到重金属或半导体材料，核反应后的废物有放射性，这些废弃的电池废物都需要回收处理，所以Clean只是相对的，或者说是将大气中的二氧化碳污染转化为地面上的另类污染：(

最后一问，燃料会不会完全被取代？应该不会的，前段时间听说有些州要禁用gas range, 可是把俺紧张坏了，不光是因为燃料方便省钱，更重要的是炒出来的菜好香啊，没了它，让吃货们怎么活？