_水_代替石油不是梦_访浙江

范文一：_水_代替石油不是梦_访浙江洁圣新能源科技有限公司

SUBSTITUTE

水燃料(Water Fuel) 最早来源于科幻作家儒勒 ? 凡尔纳在 1874 年对能源的利用除了太阳能、风能，就是石

油、煤炭等矿产资源，而矿产资源为主要利用出版的《神秘岛》。该小说描述了一个奇怪的小岛，岛上的没有树枝，

对象。可是矿产资源是不可再生资源，多一分生火做饭完全靠水，并指出未来的某一天，我们的化石燃料将完全从地

使用就少去一分，所以需要合理的开发与使用。球上消失，我们的燃料，只有一望无际的水。随着社会的发展与进步，对能源的依赖不仅没

有减少而是不断的增加。

能源、能源、又是为了能源随着世界各国对能源需求的不断增长和环科索沃战争、海湾战争、中东战争，战争一场场的发生、人类境保护的日益加强，清洁能源的推广应用已成灾难一次次的重现，都没离开过它的主角——石油。必然趋势。据有关资料显示，我国是世界上第二大石油消费国，与此同时，

我国也是一个石油资源贫乏的国家。然而随着国民经济的快速发展，我

国对石油资源的依赖程度不断攀升，石油的供需矛盾也日益严峻。据统《绿色 , 连线》,企业的技术优势有哪些, 计，2011 年中国的石油剩余可采储量为 203.5 亿桶，石油储采比不到 10 洁圣新能源,公司与国际国内著名研究所、年，而 2011 年石油消费量已上升到世界第二位，石油对外依存度高达化工研究院及相关国家科研机构、高等院校合 56.5%。石油资源与产量日渐紧缺，而对石油的需求却逐年增加。且将作成立项目产学研合作行业技术中心，致力于在三至五年内超越美国成为世界最大能源消费国。在整个石油消耗中，新型低碳能源和新型替代能源水燃料的研发生汽车上汽油的使用是较为主要的一个方面，据公安部交管局公布，截至产与市场推广。 2011 年底，全国机动车保有量为 2.25 亿辆，其中汽车 1.06 亿辆;国家

公司拥有一支专业性很强的研发团队，专统计局统计公报还显示，以上数字还在以年 25% 的速度增长。

家来自于化工、环保、机械、高分子等领域，环境保护部 2011 年首次公布我国机动车污染物排放情况。报告显示，

对产品的开发与升级提供了强有力的技术保 2009 年我国首次成为世界汽车产销第一大国，机动车尾气排放成为我国

大中城市空气污染的主要来源。由于汽车尾气排放带来的空气污染，已障。作为浙江省高清洁能源水燃料研发产供指经成为许多大城市的主要污染源。而作为世界上最大的二氧化碳排放国，定单位，我们拥有成熟的“能源水燃料配制技尽管中国的人均排放水平仍只有美国的 1/4、日本的 1/2，但中国势必将术”的科研成果及后续研发的产品，能持续推面临越来越大的国际压力。动并保障公司和浙江省能源水行业在全国的领

日前，浙江洁圣新能源有限公司研发并投入生产的节能、环保、安全、先优势。

稳定的能源水技术，着实令人兴奋。可以预见，在不远的将来，中国的

新能源应用市场会进入一个崭新的时代。

《绿色 , 连线》,“能源水燃料配制技

术”科研成果及后续研发的产品专业技术,在

国际上的地位如何,对能源的合理利用有哪些

帮助, 能源水燃料的发展

洁圣新能源,到目前为止，拥有此项成熟《绿色 , 连线》,当前国际上对能源的需求是怎样的,

技术的单位仅此一家，在国际上具有无可撼动洁圣新能源,当前国际能源供需矛盾日益突出，世界大国之间围绕

的领先地位。能源的竞争越来越激烈，竞争的手段也日益多样化。随着城镇化水平的

目前我国面临的两大问题就是集中在能源提高，我国对能源的需求会越来越大。

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创新力量?经济和环境上，就在这个国内国际大环境下，洁圣人潜心研究十余年，今年《绿色 , 连线》,您认为,在新能源的 8 月终于研发成功了环保低排放的、可以代替 93 号汽油的“洁圣能源水”，发展道路上,政府应该给予企业哪些方面的支并通过国家相关检测机构的环保、安全、能效、稳定等的性能检测，进持,

入了市场运行阶段。接下去将开发替代 97 号及更高标号汽油燃料的产品、洁圣新能源,我国的新能源资源储量大，以及替代柴油的动力燃料，发展非动力性燃料的开发与研究。种类丰富，具备开发利用的有利条件。近年来，

对能源合理利用主要表现在几个方面:开拓能源的品种、减少能源在国家相关政策的大力扶持下，充分调动企业对矿产资源的依赖而达到延长矿产资源的使用时限、降低碳排放对环境的积极能动性，新能源产业的发展堪称日新月

异。目前已开发出一大批实用化和商业化的装造成的污染。

置，兴建了多个国家级实验基地。

针对当前消费理念滞后、市场需求启动《绿色 , 连线》,下一步的计划是什么, 不足，以及国家研发创新能力薄弱等问题，洁圣新能源,开拓能源水的使用领域，使其能在大多数的燃料能源 “十二五”时期，我国新能源产业优化发展的工具上的使用，同时开拓国内国际市场，让节能环保的能源水技术造福形势十分严峻。优化新能源产业，一方面依靠于更为广泛的大众。

全社会对其重要性、紧迫性的足够认识，另一

方面也依靠先进的技术和国家强有力的政策支《绿色 , 连线》,相比传统的技术,这项技术的优势是什么, 持。新能源产业属于新兴产业范畴，具有市场洁圣新能源,优势有以下几块—— 环保。作为动力能源使用时，发不确定性、高风险性以及高技术标准要求等特动机的尾气碳排放远远低于汽油，

性，因此政府的强力驱动尤为重要。是汽油排放的十分之一左右，作为燃烧能源使用的时候，燃烧时无黑烟。

循环使用。原材料中选用的大多数是其它产品生产过程中产生的废

弃物或排放物，属于废物利用或是说二次利用。成本低。因为是利用废《绿色 , 连线》,您认为,当前新能源物利用，所以成本低廉。使用安全方便。洁圣能源水的使用安全系产业发展遇到的主要问题是什么, 洁圣新能数大于汽油，在存放储藏源,当前，国家高度重视发展新过程中，只要在常温常压的状态下即可。能源产业，出台了鼓励战略性新兴产业发展规

划。大量企业发现商机后，大批进入新能源领

域，在没有自主技术支撑的情况下，新建尤其新能源的未来是产能扩张项目“一哄而上”，导致产能过剩，《绿色 , 连线》,您对当前企业低水平恶性竞争，产品利润率降低，结果我国新能源产业发展的总体评价严重削弱企业和行业的研发投资。如何, 因此，新能源产业发展有待规范，缺乏技洁圣新能源,与常规能源相比，新能源属于尚未被大规模利用、目术标准和强制性检测。核心技术“空心化”现前正在积极研究开发的能源，具有储量丰富、可以循环使用、没有污染象严重，多数新能源企业的自主创新力不足，或很少污染等特点。我国能源的使用与开发较之于发达国家晚，但在新导致产品技术停留在半成熟状态。相关体制尚能源领域是与西方国家同步进行的，所以，在新能源领域我国的发展总

未能理顺，内需市场则难以启动。体还是令人满意的。

在寻求能源与经济均衡点的进程中 , 新能源具有清洁、污染排放少、

可再生等一系列优点 , 对我国发展低碳经济、改善能源结构、促进经济《绿色 , 连线》,您觉得未来新能源产社会可持续发展具有重要的意义。业发展的趋势如何, 洁圣新能源,随着能源危

机日益临近，新

能源已经成为今后世界上的主要能源之一。新

能源产业的发展作为缓解能源供需矛盾、应对《绿色 , 连线》,在加快新能源的发展过程中,怎样与环境保护

气候变化的重要措施，必然会在全球范围内迅有机的结合起来,真正的打造绿色生活,换句话说,也就是,新能源产

业如何绿色发展, 速发展。

洁圣新能源,从制度和政策方面形成推进新能源产业绿色发展的体

制机制，从生产、消费、贸易等领域全方位促进新能源产业发展方式转变，

从而确立新能源产业发展的绿色路径。

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范文二：生物：MIT成功模拟光合作用产生新能源可代替石油（素材）

教育资源

MIT成功模拟光合作用产生新能源可代替石油

山东荣成一中王丽群 264300 电话:13181138020 QQ:154311899

光合作用广泛存在于自然界，叶绿体吸收太阳光能，将水和二氧化碳转化为有机物(首先是葡萄糖)，并释放出氧气。但这只是最终结果，整个过程一开始是将水和二氧化碳气转化为氧，自由的质子和电子。在光合作用中产生了两个化学反应，叶绿素分子失去两个电子，水分子发生分解。尽管光合作用在各种教科书中都得到了详尽的阐述，但是想人工实现这一过程却绝非易事，主要的问题在于缺少有效地电解水的媒介，在植物中充当这一媒介的是叶绿体。

据国外媒体报道，美国麻省理工学院(MIT)的科学家日前在实验

室内再现了光合作用的过程，在整个过程中光合作用将水分解成氢和氧，

并产生了可供燃烧的氢气和氧气。该实验的意义在于光合作用产生的能

量能够被人类利用，这种技术将引发一场太阳能使用革命，并补偿煤炭，

石油等不可再生资源的损耗。这两名科学家名叫诺塞拉(Daniel Nocera)

和卡南(Matthew Kanan)，他们找到了一种简单实惠的方法将水分解成

诺塞拉正专注地做实验氢气和氧气，这种方法的原理和光合作用差不多，只是将太阳能转化了

可燃烧的氢气和氧气。

众所周知，水能够电解成氢和氧，但整个过程毫无意

义。为了提高这一性能，化学家们提供了能促使反应在更

低电压情况下进行的催化剂。目前只有钌和铂能充当这种

媒介，当然这两种金属都很昂贵，除此之外，反应要进行

还需要特定的温度条件和气压。

诺塞拉和卡南找到了加速水电解的另一个好方法。他

们把铟和锡的氧化物做成的电极放置在钴离子和磷酸钾的

水溶液中，然后在溶液中通入太阳能电池的电流，这样相

当于叶绿体的触媒就产生了。与此同时，水分解成氧气和

自由的氢离子，这些氢离子聚集在电极上，并在那里形成

氢气。白天，用通常方法获得的太阳能一部分可用于日常

所需要，一部分用来将水分解成氢气和氧气并将氢气储存

起来。晚上，氢气和氧气转化为燃料用来发电。教育资源

教育资源

自由的氢离子和氧能够转化为燃料要素用来发电。整个过程发生在正常的大气压环境和温度内。媒介中的物质在反应过程中失去了自己的特性，当反应结束时又恢复到原来的样子。这和自然界的叶绿素一样。诺塞拉说:“我们的研究证明，能够使用相对便宜的媒介，并以此为基础在通常条件下得到光合作用的光能”。科学家们已经为此制定了Powering the Planet项目，并开始了进一步的研究工作。伦敦大学帝国理工学院的巴伯(James Barber)认为，实验实内模拟光合作用的过程是利用太阳能历史上的一个巨大创举，这将使氢气生产成为可能，并使太阳能使用步入新的时代。

教育资源

范文三：探析替代石油的新能源

探析替代石油的新能源

甘肃省临夏市一中初二 1班孟健波

随着世界经济的复苏和发展, 人类对石油的需求越来越大 , 而石油是不可再生资源 , 于是,我常常想:地球上的石油会不会用完 ?

我认为:“石油永远用不完”。我的理由是当石油越来越少,价格上升过高时,人们就不会用石油,转而开发和使用廉价的替代能源。只要石油价格上升到足够高、科学技术发展到一定程度时,人们一定会研究开发出替代石油的新能源,而剩下的石油由于开发成本太高,无人开发,“石油自然不会用完”。

按理论分析,人类可以找到替换石油的能源很多,如生物燃料、核能、风能、太阳能、水能、潮汐能、氢能等等。那么,哪些是石油的理想替代品呢 ?

我认为首选的还是生物燃料。它是通过生物资源,如玉米、甘蔗和大豆等生产的燃料,如乙醇 (酒精 ) 和生物柴油, 可以替代石油能源,是再生能源开发利用的重要方向。乙醇是从植物中获取的糖经过发酵得到的,多以淀粉类植物为原料,在美国,普遍以玉米作为原料;在巴西,则是以甘蔗作为原料,木薯作为生物乙醇原料的情形也比较普遍。生物柴油是植物油与醇类 (通常是甲醇 ) 进行酯化反应得到的,如油

菜籽、向日葵、红花、芥菜、棉籽、棕榈籽、椰子及大豆, 还可以牛肉、猪肉或家禽的脂肪,甚至以饭店回收的油脂为原料。而且, 2007年生物柴油的问世也让人们看到了生物燃料替代石油的曙光,而且它价格比常规柴油便宜,产生的污染少。

但是,生物燃料的大部分要素还是石油,所以这并非是一种完全的替代,只是一种权宜之计。而生物燃料的另一些缺点是与人争夺粮食和增加温室效应,这也让生物燃料欲罢不能。

其次是氢燃料, 它也可以称作是能源中的一匹黑马。氢燃料电池可以作为汽车的动力能源。上海已经产出了氢燃料汽车,它和一般汽车不同的是,它没有传统的汽油发动机, 而是分布着密密麻麻电线的氢燃料电池发动机。同时它也没有油箱,替代油箱的是 3个氢气罐,它的唯一排放物就是没有污染的水,而且是可以喝的水。氢燃料汽车的功率是 50千瓦左右,速度能够达到每小时 150千米,并且它加装了锂离子电池和控制系统后,其性能已经和汽油车基本相同。因此,如果使用氢燃料电池汽车,是既节能又环保,更经济。不过,氢燃料车也存在社会成本问题,比如加氢站的成本比较高。除非路上有足够量的氢燃料车在跑,否则加氢站无法营运;但除非有足够的加氢站,一般车主不会考虑购买氢燃料车,这就是制约氢燃料车的主要原因。

我认为最为理想的替代能源还是太阳能。尽管取之不尽但技术高难,这也是当前还不能被广泛推广的主要原因。太阳能是地球人类取之不尽用之不竭的能源,但是,如何把太阳能转化为人类可利用的电能、热能还存在许多技术上的难题 . 但是,要想广泛利用取之不尽用之不竭的太阳能,人类在技术上还有待突破。

此外, 可替代石油的能源中还有另一种被人们忽略了的能源,即可燃冰。据估算,世界上可燃冰总资源量相当于全球已知煤、石油、天然气的 2倍,可满足人类千年的能源需求。中国从 1999年起对可燃冰进行前瞻性研究,目前已在中国海域内发现大量可燃冰储量,仅在南海北部的可燃冰储量估计相当于中国陆上石油总量的 50%左右,预计 2010~ 2015年进行试开采,但实现商业开发还有待技术上的突破。随着石油 , 天然气等优质常规能源的逐步枯竭 , 新能源的开发利用还没有取得重大突破 , 目前世界正处在被称为 :“青黄不接”的能源低谷时期。所以 , 我们应该好好珍惜这些宝贵的资源 , 不能随便浪费。

范文四：替代石油的清洁新能源

替代石油的清洁新能源

---揭开我国新能源革命的大幕

冯向法

石油能源危机及其造成的环境污染，正在折磨着多国政要和世人！科学家、经济包括核能、氢能和太阳能及其衍生的风能、水能、生物质能的现代化利用，但是，综成本、技术难度和应用范围等因素，都还不够理想。那么，有没有既可以大量替代著减轻环境污染的新能源呢？经过多年的开发研究、理论论证和实践检验，我们切能源！也许是因为它们初看起来不太神秘，也许是企图利用油气控制世界的国家不也许是现有油气商人需要保护自己的钱袋子，也许是我们的解说不够，这种切切实有的重视。

这种新能源是一种化工能源。“化工”一词包含了一些人工因素。实际上，凡是要么其来源是取之不尽的，例如，太阳能、空气和水等;要么是在短期内易于循环再本身在内的动植物。根据需要可以大量人工制造的陶瓷和合成氨肥料等，也是可以变产生的能量接近于用之不竭，但是，它伴生的放射性裂片污染，是人类无法接受性裂片污染，但是，至今人们还无法控制它。

所谓石油危机，主要是因为石油、天然气等化石能源贮量有限，不能满足人类不们可以维持供应的时间只有几十年，几十年后谁来替代石油、天然气呢？至今还没另一些贮量有限的化石资源“可燃冰”或“页岩气”等，不能解决根本问题。只有代化石能源的新能源革命，才能解决根本问题。

实际上，石油危机就是汽油、柴油、燃料油和石油化工原料的危机。缺了石油和

飞机和各种动力设备都难以运转，热力供应和石油化工制品橡胶、塑料、化纤、涂样吗？本文将说明，完全不是这样！一些化工物质在短期内可以大量循环再生而且全可以取代石油、天然气用作能源，其典型代表是甲醇和氨。凡是石油能做的事，得更好。为此，本人专门编写了一本书《甲醇、氨和新能源经济》。2010年5月《本书时，有些观点还需要验证，现在全部获得了验证。我们亲自研制成功和见证了

一、甲醇可以和汽油掺烧。欧洲早就在汽油中掺入3∽5%的甲醇，在汽油中掺入比例甲醇汽油M15∽M45，现有汽车不需要作任何改变就可以替代汽油使用，只不过以提供与汽油相同的动力，其它诸如互溶、腐蚀溶胀、热气阻、冷启动等所有问题中掺入85%的高比例甲醇汽油，美国早有质量标准ASTM D5797—95《点燃式发动机我国也颁布了GB/T23799---2009《车用甲醇汽油（M85）》。美国是采用灵活燃料汽醇燃料缺货时，随时可以换用普通汽油。我国开发了简便的电脑识别调控器，可使现如果不用电脑识别调控器，纯用甲醇为燃料时，现有汽车冷启动有点困难，附加一动后改烧甲醇就完全可以了。

二、甲醇可以用作高压缩比纯甲醇汽车的燃料。将燃料压缩比从汽油车的10:1跳提高到使甲醇可以自燃的更高压缩比，例如30:1，燃烧效率将比柴油机更高，同样数柴油机比汽油机的效率高30%，纯甲醇机比柴油机的效率还要高得多，可以真正做到压缩比纯甲醇汽车，美国已经有了技术储备，我国也已经研制出了样机。缺点只是高在的汽车是不同的车型，必须另行制造。

三、甲醇还可以变成纯粹的高档汽油。国内外都有甲醇制汽油MTG技术，我们在开发成功的甲醇制烃基燃料MTHF技术，将甲醇变成了组分为C6∽C11的高档汽油，由本专业两位院士金涌和谢克昌为正副主任的国家鉴定，其全闭路生产工艺和低投质量，均达到了世界领先水平，完全具备了与石化汽油进行市场竞争的优势。如此

辛烷值可以达到97号汽油标准，而且硫含量极低，完全可以达到国V标准，这非常油炼制的汽油很难达到国V标准。

四、非石化原料制取“清洁柴油”的世界性难题已经解决。在我国长期供不应求的“清洁柴油”，我们已经可以采用合成气直接合成，或者利用甲醇为原料进行转化原料制取柴油和制造出“清洁柴油”两个世界性难题。

五、清洁燃料油已经开发成功。现有燃料油，也叫重油，广泛用作船舶、工业窑速提温，以及民用炊事和取暖燃料，耗量与柴油相似，是汽油耗量的2倍。但是，一是我国的燃料油缺口很大，特别是远洋轮船几乎全部依靠购买国外的燃料油；第高，好的允许含硫1%，是国V柴油允许硫含量的1000倍；高硫燃料油允许含硫5%的5000倍，它们对环境污染非常惊人。我国1996年颁布了国家标准GB16663---19有70%以上的甲醇，其热值分别为4000千卡/千克【二级】和5000千卡/千克【一级料油与甲醇互溶问题，可以配制出6000千卡/千克或8000千卡/千克以上的高热值了相应的醇基燃料燃烧器，从而创造了清洁燃料油，完全可以替代石化燃料油，同对环境的污染。

六、“甲醇化工”已经可以全面替代“石油化工”。“石油化工”产品橡胶、塑等是工农业生产和人民生活不可缺少的物料，而“甲醇化工”完全可以取代“石油料、纤维、涂料、农药等各种产品。除了通常的MTC“甲醇化工”外，更关键的是甲低碳烯烃主要指乙烯和丙烯，它们是衡量一个国家有机化工能力的标志。我国中科工”新技术DMTO具有世界领先水平，可以大规模替代“石油化工”。

如上所述，汽油、柴油、燃料油和石油化工的非石化原料问题都解决了，还有什关技术详述，本人专著《甲醇经济》，即将由《化学工业出版社》出版，可供参阅

由于我国50%以上的石油需要进口，为了解决油源和运输通道问题，耗了费我们

事等方面的超常努力，在利比亚、伊拉克，因为政治动乱，都给我们造成了巨大的认为，能源安全是我国崛起的“软肋”，一旦进口油气受阻，我们的经济安全乃至响。国际上的敌对势力，一再企图利用油气遏制我国。如果我国长期依靠大量进口外，国际上的油气资源也是有限的。因此，在条件允许和经济合算的前提下进口一宜之计”，谈不上是“新能源革命”。

核能的开发利用，是人类社会在20世纪取得的一个巨大成就，核电站是取得新对于环境没有常规污染，还有许多其它优点。法国、日本和一些缺少油气资源的国是其客观需要。核能利用不愧也是新能源革命内容之一。我国也有建设铀裂变核电化补充油气能源的短缺，二是国防建设的需要，三是为了进一步开发核能。但是，福岛核电站的核事故说明，目前的铀裂变核电站是一把双刃剑，它同时具有巨大的天灾和战争、恐怖破坏等人祸的能力有限，其伴生的放射性裂片污染，人们无法忍地依赖它。什么时候可以大量开发利用核能呢！需要技术上实现两个突破：第一，突破，使之不再伴生放射性裂片污染；第二，中长寿命放射性裂片回收利用技术取放射性裂片危害可以短期自行消失，半衰期千年以上的裂片放射性很弱，其危害可裂片的回收利用，主要指锶90和铯137等的回收利用。铀235裂变时，放射性裂片量的锶90和铯137数量比较多。锶90半衰期28年，铯137半衰期33年，它们是素。如果将它们回收，其发射β粒子的特性使之可以制成长期持续供电的“核电池同时使得铀裂变核电站的放射性裂片污染得到解决。预计，这两种技术突破，还需

至于其它可以替代油气的能源，包括太阳能及其衍生的风能、水能、生物质能的可以循环再生的天然能源，在人们对于能源需求不多的历史长河中，他们一直是主利用，使之焕发了新的生命。但是，目前在其可以利用的数量上还有不足之处。其其巨大清洁能源，只是大规模廉价贮存太阳能的技术，还有待于取得突破。人们对

一是能够廉价利用的要充分利用，例如，水能、风能、生物质能和太阳能的热利用量大规模贮存和释放的技术。

关于争取尽快突破能量大规模贮存和释放的技术，是人类彻底解决能源问题和新地球上并不缺少能量，仅仅太阳能及其衍生的风能、水能和生物质能，就可以确保由于无法大规模廉价贮存太阳能【光伏电池储能数量很有限，且成本还太高】，使了。绿色植物和海藻贮存太阳能，使之变成煤炭、石油、天然气，需要亿万年的时间太阳能衍生的风能和水能，受到地域和季节影响，满足人类需要的程度有限。即使不能，也难以将用电低谷时的电能转移到用电高峰时供应，不得不采用原始的提水储

甲醇和氨等化工物质，却有随时贮存和释放能量的本领。这是一种非常了不起的有充分的依据；在实践上，有关的技术问题已经解决。甲醇和氨等化工物质随时贮源于化学物质分子的能级变化，或者说来源于物质结合能的变化。太阳能或者其它化学物质分子从低能级激发到高能级，从而达到贮存能量的目的，需要时，通过燃级的化学物质分子回到低能级，同时就释放了能量。按照物质结合能的理论，可以更量的现象，因为不只分子是这样，核子及物质固液气三态的变化也可以用结合能的理结合能数值越大，物质越稳定。例如，水分子H2O以及二氧化碳分子CO2的结合能能都要大，因此，燃烧各种碳氢化合物生产水和二氧化碳，就会释放能量。用外来能与二氧化碳合成甲醇，就将外来能量贮存起来了，需要时，燃烧甲醇就释放出了所这里所谓的外来能量，可以是太阳能及其衍生的风能、水能等，也可以是用电低峰为代表的化工新能源，与太阳能、核能等各种能源都是相辅相成的。

这种贮放能量的过程，可以人为地瞬时实现，比通过绿色植物贮存太阳能快得多命的理论基础。在这种理论指导下，高硫劣质煤、偏远地区的天然气、秸秆和所有变成“合成气”，进而用来生产甲醇。最终可以利用太阳能或者其它富裕的能量电

二氧化碳合成甲醇，从而彻底摆脱人类对于石气煤等化石能源的依赖。这正是摆脱在目前阶段，铀裂变核电站还有难以预料的风险，其它石油、天然气替代能源都还不只有以甲醇等化工物质为主导的化工新能源，堪当大任！

目前的新能源革命，不仅是我国迫切需要的，全世界都迫切需要。世界普利策奖指出：“我们正处在人类有史以来最关键的时代，而寻找集充足、清洁、廉价和可源，将是未来全球最大的产业。最先出手能够在新能源技术革命中成为领头羊的国安全中，将稳操胜券，并且获得全世界的尊重。”假如我国能够率先利用甲醇为主的化石能源，同时解决了环境问题，将会在新能源革命中成为领头羊的国家，并且对做出重大贡献！

杨承宗先生是从居里夫人实验室学成归国的放射化学泰斗，是我国核能开发利用汇报了致力于以人造化工能源物质替代石油、天然气及其相关产品后，他特地给我引用了老居里夫妇在领受诺贝尔奖演讲时的一段话：“镭的发现，在物理学上、化物医学上,一切都是为了人类的幸福。但是，镭的发现能不能为害人类呢？??诺贝子，它猛烈的炸药可以使人们做值得羡慕的工作，但在战争贩子手中，它又是可怕着写到：“一百年前，老居里夫妇对科学发明的鲜明态度，也是今天人类对能源、环你们的工作，比诺贝尔的发明伟大。化学能源不产生放射性废物，比核能更可以持成功！”

我们的工作怎么能“比诺贝尔的发明伟大”呢？原因是“化学能源不产生放射性续发展”以及诺贝尔发明的炸药“在战争贩子的手中，它又是可怕的破坏工具”。全世界面临的新能源革命，将以能源技术革命为突破口，在能源供给、能源消费、天覆地的变化，它将触动油气商人的既得利益，它将突破企图利用油气控制世界的和崛起之中的中华民族，不仅可以通过新能源革命摆脱大量需要能源的能源危机，

关系到国家经济安全和国防安全的大前提下，采用我们已经取得技术突破的化工新的历史选择！

醇能源，一个伟大时代的开始了！

范文五：美军探索替代石油的新能源

新时代国防

2009/06

国际油价近些年急剧波动,总体呈上涨趋势, 2008年 7月曾飙升至 147美元 /桶的高位。越来越多国家的政府都向民众做出承诺,要降低对传统石油资源的依赖并控制温室效应气体的排放。石油价格的增长对国防预算的拉动也是显而易见的,特别是那些深度依赖石油进口的西方国家,在寻求原油替代品的企图中更混杂了深一层的战略与安全考量。在此背景下,开发石油替代产品以减少对石油能源的依赖就显得愈发迫切。

根据美国能源部能源信息部门的统计,目前全球的原油消耗量大约是每天 8600万桶,到 2025年有可能达到每天 1.18亿桶。美国目前在全球石油消耗中所占份额为 24%,其中 53%需要进口,充分显示出美国对国外石油的依赖性。假如美国只消耗本国的原油资源,5年内本土储藏的石油将消耗殆尽。可见,美国正是那些需要多种替代型能源的典型国家。

在美国国内,国防部无疑是最大的石油消耗单位; 而在美军内部,空军则是名副其实的“油老虎” 。美军探索替代石油的新能源

汪　岚

为此,美国空军已经启动了一个特别的能源项目, 并规划了一项基于能源储存和国内能源供应的战略, 以推动美国国内替代型能源的发展。目前,合成能源与生物燃料已经在不同程度上成为了传统石油能源的替代品。

生物燃油

美国空军战争学院战略与技术中心 2007年出版的一份研究报告认为,海藻燃油、生化丁醇、乙醇、生物柴油 4种生物燃油(Biofuel)可以作为传统燃油的有效替代品。报告探讨了这些生物燃油满足军方各种关键需求的能力,例如,这些燃料能否达到美军通用航空燃油 JP-8的密度标准,能否在不对军用飞机的发动机进行大规模升级改装的前提下使用, 使用之后会不会妨碍 JP-8燃油的继续使用,以及在产量、稳定性及可运输性等方面的生产需求。在这 4种生物燃油中,生物柴油和乙醇的使用已初见成效, 目前在美国运输油料市场中占到 3%的份额。

乙醇(ethanol)是替代汽油的最主要生物燃料,

2009/06新时代国防　

标准的燃气发动机能够直接使用混有 10%乙醇的汽油 ; 如果是经过改进的“弹性燃料” (flex-fuel)车, 汽油中则可以混入更多的乙醇。用来制造乙醇燃料的, 是多种特殊酵母中的酶混入植物材料(biomass) 后产生的糖分。乙醇燃料有许多引人注目的特点, 比如在燃烧时只排放植物先前生长时吸收的二氧化碳,与基于石油的汽油产品相比,温室效应气体排放量低 90%; 植物原料可以在国内生产或从世界市场上购买。乙醇燃料经济适用且技术成熟,巴西已有约 30%的汽车在使用这种燃料。虽然乙醇燃料可以用到汽车上,但不能用来替代 JP-8燃油,主要是由于密度太低,目前军方的涡轮喷气式发动机不经过较大的设计改动无法使用,而且其腐蚀性也太强。

生物柴油(biodiesel)是通过“酯交换反应” 过程生产的,原料主要来自葡萄籽和大豆,此外还有大麻、芥菜籽和棕榈油,有时也使用动物脂肪和用过的蔬菜油。现有技术已经能将生物柴油以 5%的比例混入汽油,而不会对发动机产生有害影响。但它仍然有很多负面的特点:生物柴油的凝点接近 0℃, 这意味着天冷时它会比其他燃料更快凝结,使燃油粘稠度增高,造成发动机过滤器堵塞等灾害性后果。

此外,水是生物柴油生产过程中的副产品之一,常常会以液态存留在油料中,使得发动机部件受潮致损。原料来源也是一个问题,即使美国把现有的生物柴油制造原料全部用上,生产的油料也不到目前进口量的 1%。目前的生产成本有待进一步降低,产量也有待提高。

生化丁醇(biobutanol)也是通过发酵生产的, 主要原料与生产乙醇相同,但性能上有更多的优点。生化丁醇产生的能量比乙醇高 30%,蒸发损失

比乙醇低 6倍、比汽油低 13.5倍,而且安全性比它们都好。生化丁醇可以通过现有的油料运输网运输, 而且可以在不对发动机进行改造的情况下,以近乎 100%的混合程度成为无铅汽油的替代品。事实上, 早在二次大战期间英国就已经大量使用了生化丁醇。但受到成本和技术的限制, 这种燃料的产量要远远低于乙醇。

从表面上看,海藻燃油(algae fuel)似乎是理想的生物燃油。海藻是一

种可再生资源,只需要海

生物燃油 (Biofuel ) 工厂的生产装置。

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水、二氧化碳和较高的温度就能生长。当它们无法吸收到生长所需的营养时,就开始以油脂的形式储存 ; 收获海藻并用现有的处理设施提纯精炼后,就可以得到海藻燃油。然而目前,海藻燃油是 4种生物燃油中离实用最远的。它仍处于初级开发阶段, 商业化生产程度低,生产设施和提纯技术也不过关 ; 只有优选海藻并发展处理技术,才能实现海藻燃油的商业化生产。一旦突破了技术难点,海藻燃油带来的好处将是巨大的:它的特性包括比能、能量密度、沸点、凝点和粘性,都与 JP-8燃油极为相近 ; 产量将远远超过其他 3种备选生物燃油,每年每英亩海面能生产约 5000~15000加仑油料。

生物燃油的最大优势在于它们的可再生性,因而终将减轻人类对石油的依赖。但在目前阶段,上述 4种生物燃油都无法独当一面,短期内的最好办法是将它们结合使用。

合成燃油

在寻找石油替代品的过程中,费 -托合成燃油 (Fischer-Tropsch synthetic fuel)被视为目前最好的短期选择。美国空军抢先一步,已将合成燃油应用于作战,并承诺到 2011年空军的全部机队都将开始使用合成燃油,到 2016年合成燃油将占其购买的国内燃料的 50%。最近,一架 F-15E 成了率先试用合成燃油的战斗机,之前的试飞是由 B-1、 B-52和 C-17等机型进行的。当然,使用合成燃油作为石油替代品的概念并非近期提出,早在二次大战期间,德国和日本就已经大量使用合成燃油。

目前已知最好的生产合成燃油的方法是通过费 -托过程,这种化学合成过程的命名是源自其开发者德国化学家 F·费歇尔和 H·托罗普施。当然也还有其他一些使用同样处理原则的合成过程。合成燃油的生产是把气体形式的原料, 在催化剂(主要是铁系) 及其他反应条件下,合成为以石蜡烃为主的

液体燃料。用植物材料、煤和天然气三种原料合成燃油的过程分别称为 BTL、CTL 和 GTL。

CTL 过程已经逐步应用于生产。南非沙索公司 (Sasol)拥有目前世界上唯一一套具备商业规模的 CTL 设施,每天生产约 15万桶合成燃油。根据欧洲合成燃油联盟的预测,到 2010年,商用 GTL 过程生产的合成燃油仅在欧洲就可达到每天 10万桶, 几乎超过现在全世界的生物柴油生产能力。据推测, 到 2020年将有 10个以上的大型 GTL 工厂投入运行, 产量将达到每天 100万桶。合成燃油的广泛使用将分三个步走 :先将它们与现有的燃油混合使用,接下来是高浓度混合甚至不勾兑使用,最后是研制出完全适用合成燃油的发动机。

用合成燃油替代石油产品的做法广受追捧。合成燃油的主要优点已经得到验证,包括发动机不需要改动或仅需微小改动,而且它们能够使用现有的油料储存和加注设备。从远期看,合成燃油的使用有助于减排温室效应气体,用植物材料作原料时尤其如此。但事实上,在合成燃油的生产及燃烧过程中仍会排放出大量的温室效应气体,如 GTL 油料的处理过程产生的温室效应气体就两倍于石油生产——当然,大部分的生产排放是可以回收的。最要害的问题是,与生物燃油不同,CTL 和 GTL 所消耗的煤和天然气是不可再生的自然资源。

研究人员手捧费托合成油 (左) 与 JP-8航空燃油 (右) 样品。

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重质燃油

重质燃油(heavy fuel,即重油)虽然也属于石油产品,但作为更紧缺的汽油等轻质燃油的替代品,它的应用开发也受到军方的高度重视——尤其是在无人机领域。当前美军的大多数无人机使用的是车用汽油,重油正成为无人机燃料的新选择。美国国防部 2005年发表的《无人机系统路线图》就提出要深入开发无人机重油发动机,引发了工业部门对这项技术的兴趣。目前,包括波音和雷声在内的许多公司都在开发商用重油发动机,以及专门用于无人机的新型重油发动机。

这一波将重油发动机用于无人机的热潮,始于美军内部一种逐渐达成的共识,即无人机推进系统采用重油发动机能够克服汽油发动机的主要缺陷。目前战场上的无人机发动机使用的都是汽油(有的含有添加剂) ,而飞机、坦克等发动机大多使用的是 JP-8一类的重油。在前线油料供应种类受到限制的情况下,单独为无人机发动机供应汽油将会增加后勤负担。此外,重油与汽油相比,其潜在性能更可靠和有效,在战场上的用途更广泛。重油的比能量

比汽油高 ; 而且闪点(在规定条件下,油品的蒸汽与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度) 高, 不易燃, 因此运输和储存也更安全。

当然,发动机使用重油也有一些副作用,如普通内燃发动机使用重油会导致性能下降,在非常低温度下的冷启动也会有一些问题,此外,一些内燃发动机在燃烧重油时容易导致内部爆炸 ; 但军方对无人机重油发动机的兴趣仍在不断增加,毕竟拉着一卡车汽油进入战场就好像拉着一颗随时会爆炸的

炸弹,而重油则不然。

重油应用于无人机, 目前有两种方法:一是转化汽油内燃机使之能够使用重油, 二是制造专门的重油发动机。汽油内燃机的转化并不复杂,其典型的燃烧过程基本不变,主要的调整是对重油进行雾化,使之更好地与空气分子混合,以保证火花塞能点燃比汽油更稠厚的重油。开发全新的重油发动机也不失为一个好选择。重油发动机不需要对燃油进行雾化,也不使用火花塞——空气在燃油注入之前就已经过压缩,压缩时产生的高热点燃燃油,而无需火花塞——因此比改装后的汽油发动机更可靠、更高效。但重油发动机比汽油发动机重量大,为了承受大压力,制造发动机的材料必须坚固耐用。

雷声公司正在为 “杀人蜂”

(

KillerBee)

美国空军研究实验室正在进行用商用喷气机燃油取代 JP-8军用标准燃

油的燃点温度测试。

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无人机研制的发动机就属于轻型重油发动机。无人机系统由 4个飞行器组成,每个重 70千克,采用翼身融合设计。在重油发动机的研制中采用了商用技术,甚至还用上了一家摩托车制造公司开发的燃油加注技术。还有其他许多公司也在进行无人机重油发动机的开发,比如目前活跃在伊拉克和阿富汗的战场上的美国陆军 MQ-5B“猎人”无人机,就使用了诺·格公司的重油发动机 ; 使用重油发动机的改型“扫描鹰”无人机,2008年 4月也出现在伊拉克上空。另外,美国国防先期研究计划局(DARPA) 也在关注无人机重油发动机的设计,希望能将开发的新系统应用到 A160“蜂鸟”无人机上。

燃料电池

阿富汗和伊拉克战争催生了大批战术级的便携式无人系统,除了无人机还有无人地面车。大型无人系统配备内燃机,用传统燃油(如 JP-8)或混合燃油驱动 ; 小型无人系统大多使用电力发动机,一般由锂离子电池来驱动。随着军方对替代型能源的开发,使用燃料电池(Fuel Cell)取代锂离子电池甚至内燃机来驱动无人系统的技术逐渐吸引了军方的注意。美国 Protonex 公司是该领域的技术先行

者, 它主要生产基于质子交换膜(PEM) 技术的燃料电池,在固体氧化物燃料电池 (SOFC)的开发方面也非常活跃。

燃料电池发电要经过一个电子机械过程。对于 Protonex 公司的 PEM 电池, 初始燃料是氢,由存储装置提供,存储方式有气态、液态和固态,储量按负荷所需发电量确定。PEM 单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成,氢燃料在阳极氧化、氧化物在阴极还原,两极都含有加速电化学反应的铂催化剂。发电时,氢通过一个质子交换膜燃料电池堆。电池堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成,双极板与膜电极构成的组件交替叠合,各单元之间嵌入密封件,经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢。燃料电池堆工作时,氢气和氧气分别由进口引入,经电

池堆气体主通道分配至各单电池的双极板,再经双极板导流均匀分配至电极,通过电极支撑体与催化剂接触进行电化学反应。电池相当于一个直流电源, 阳极为电源负极,阴极为电源正极。工作时,只有氢质子可以直接穿过质子交换膜到达阴极 ; 而电子只能通过外电路到达阴极,在这个过程中产生直流电并提供能量。

Protonex 公司正致力于将质子交换膜燃料电池技术应用于小型无人机和无人地面车,其中使用含氢的固态化学物质,使之与水发生作用来合成氢燃料。该公司一直与 AeroVironment 公司合作, 为其 “美洲狮”及“大乌鸦”无人机提供电池。 “美洲狮”无人机在试飞中持续飞行了 9.5个小时,而使用传统锂离子电池时只能持续飞行 2~2.5个小时。此外, Protonex 公司还为福斯特·米勒公司的“魔爪”机器人提供电池,使其巡逻距离比用普通锂离子电池时多出约 3倍。但从后勤支持的角度看,质子交换膜燃料电池所需的燃料在常规供应链之外,这种不利因素必须考虑到。

固体氧化物燃料电池和质子交换膜燃料电池一样,也是通过电子机械过程来产生电流的,但它采用固体氧化物作为电解质,可以通过燃料直接发电。

使用轻型重油发动机的“杀人蜂” (KillerBee )无人机。

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它可以使用氢产生电,也可以使用氢和一氧化碳的混合物,这种混合物可以从传统后勤供应链中获得, 比如柴油、汽油或 JP-8燃油,甚至是一系列生物燃油。Protonex 公司希望便携式固体氧化物燃料电池能够在一年多的时间内完成商业应用的准备。

燃料电池技术的支持者认为,燃料电池比现有的电池及内燃发动机拥有更多优势。与传统电池相比,它们尺寸小、重量轻、工作时间长且安全性好 ; 与内燃发动机相比,它们噪音低、排放量小、工作高效且支持室内作战行动。反对者则认为,燃料电池仍存在许多缺点,比如 :元件价格较高,质子交换膜燃料电池的催化剂和交换薄膜都很昂贵 ; 电池内发生反应时会发热,必须对工作温度加以控制, 以防止出现热损伤。另外, 燃料电池运行时会产生水, 如不能及时排出,会使电极被“淹” ; 燃料电池运行时产生的热量也可能导致一系列问题。

锂离子电池

潜艇一直是军用电池技术发展的原动力,反过来,新的电池技术也不断提升潜艇的能力。法国造船企业 DCNS 准备为其“鲉鱼”级潜艇装备最新一代锂离子电池(Li-ion battery) ,已与电池的生产厂家 Saft 公司合作进行了数年的设计开发工作。 Saft 负责把锂离子电池组合成电池模块,然后把电池模块连同控制电路及软件一起集成进潜艇动力系统。DCNS 称,新型燃料电池能使“鲉鱼”潜艇高

速行驶时的水下续航时间翻倍,航程提高,安全性增加,且保障时间减少。

Saft 已经为潜艇的能量储存系统,开发并测试了一个包含 40个 VL45E 锂离子电池的模型。 VL45E 电池的阳极为石墨材料、阴极为一氧化镍材料,电解质为碳酸溶液与锂六氟磷酸盐的混合物。电池高 222毫米、宽 54毫米, 重约 1.1千克, 在 1/3常规速率时电池容量为 45安时、能量密度为 160瓦时。根据 VL45E 设计的两个电池组模型分别为 M0和 M1,M0由 40个电池组成,能量密度为 141瓦时 /升 ; M1也由 40个电池组成,能量密度

为 180瓦时 /升。与铅酸电池相比, 这种锂离子电池能承受大电流充电,在潜艇低速或高速行驶时都能稳定供能。根据 DCNS 的评估, 在潜艇作战中,VL45E 电池在约 320g 的水雷爆炸冲击力下不会受损。高能量电池可反复充电超过 4000次,能量损失约 20%; 而高功率电池则可反复充电达 420000次, 能量损失仅 3%。在用于 “鲉鱼” 级潜艇时,电池模块将并联成电

池组,然后 108

组串联以获得所

质子交换膜燃料电池样机。

佐治亚理工学院科研人员为质子交换膜燃料电池研制的质

子交换膜(PEM ) 。

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需的电压。

同样的能源储存解决方案还被用于柴电潜艇,德国 HDW 船厂和电池生产厂家 GAIA 也合作生产了一种容量 500安时的锂离子电池。电池由数层薄薄的锡箔卷起制成,密封在不锈钢圆柱形容器中。与 DCNS/Saft的轻型、低容量电池不同,HDW/GAIA的电池长约 210毫米、直径 170

毫米、总重 17千克,电池能量密度达到 360瓦时 /升, 充电效能达到 98%。每套电池设备由 2部分组成, 每部分包含 18个电池串(662.4伏,由若干电池模块组成) 。HDW 的电池监控系统能够严密监视电池的运作,测量每组电池的电压水平和每个模块的温度。一旦需要,监控系统会关掉有坏电池的电池串, 将性能损失降至最低。按一艘潜艇服役 15年考虑, 根据任务的种类和数量、放电深度及电池尺寸,电池将充电 1000~3500次。DCNS 希望,15年后电池组的充电量仍能至少达到满额的 80%。

DCNS 和 HDW 都认识到, 锂离子电池技术是存在一定风险的,充电过度、温度过高和短路都可能导致电池损坏,甚至发生爆炸。为保证安全, DCNS 的设计模块提供了热隔离功能,这样,过热的电池不会影响到邻近的电池,整个模块就不会发生热连锁反应。HDW 还认为,锂离子电池的另外一项缺陷是短路电流过高,这就要求进一步研究潜艇推进系统的布局, 在电池串和推进系统之间安装“超快反应”融断器,或许也会考虑使用更简单、紧凑的开关系统。GAIA 也指出,新型锂离子电池的造价几乎是传统铅酸电池的 3倍,过于高昂了。

但相对于上述问题,锂离子电池的优越性更为明显 :它没有记忆效应,可随意充放电 ; 在作战中几乎不用维护保养,使用寿命长达 10~15年,与铅酸电池 7~8年的使用寿命相比,无疑

抵消了其高昂的造价带来的阴影 ; 放置铅酸电池保养设备的空间,还可以节省出来另作他用。另外,由于保养需求下降, 与铅酸电池相关的电解质搅拌系统和水冷却循环系统等,都可以移除,从而节省相当可观的支出。

对于不依赖空气推进 (AIP)潜艇,锂离子电池也是

很好的选择。AIP 装置能够为水下潜艇提供低速时的续航力,锂离子电池则提供高速时的冲击力,而以前的铅酸电池是无法做到这一点的。按 DCNS 的说法,使用锂离子电池的潜艇在海上能够使用其名义能量中的 95%; 而铅酸电池由于充电状态不稳, 能够使用的实际能量从未超过名义能量的 60%。另外,由于锂离子电池所具备的高能量密度和高效能, 潜艇在作战时的下潜自主性也得到很大提高。 “鲉鱼” 级潜艇使用锂离子电池后的下潜自主性,在低速时提高 75%、高速时提高约 200%。按 HDW 的说法, 214型潜艇使用锂离子电池后,在低速下潜、低能量需求时,下潜自主性提高近 150%; 高速下潜、高能量需求时,下潜自主性提高竟达 400%。此外,锂离子电池还有降低潜艇噪音等其他作战优势。

以固体氧化物燃料电

池(SOFC ) 为能源的 PackBot 小型无人地面车。

一种用于潜艇的锂离子电池(Li-ion Battery) 。 (右) 装备最新一代锂离子电池

的“ (左)

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