半岛体育app科普｜什么是清洁能源？清洁能源有哪些？

　　半岛体育app由于气候变化的影响，可再生能源替代化石能源在世界范围内得到广泛认可。2015年的巴黎联合国气候变化大会成为了可再生能源发展的分水岭，再次强调了可再生能源发展的重要性，大会指出，通过到2030年将可再生能源比例增加一倍，即可再生能源占最终能源消耗总量的比例达到36%，来控制气候变化、实现可持续发展目标。面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，我国也大力发展可再生能源，并提出了《中国可再生能源发展路线亿吨标准煤，可再生能源占比达到62%，逐步摆脱对化石能源的依赖，实现能源结构的调整是不可逆转的前进方向。

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　　清洁能源，即绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，它包括可再生能源。狭义的绿色能源是指可再生能源，如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。这些能源消耗之后能够恢复补充，很少产生污染。广义的清洁能源则包括在能源的生产、及其消费过程中，选用对生态环境低污染或无污染的能源，如天然气、清洁煤、核能等。新能源指近几年发展的二次能源技术，如燃料电池、新型二次电池。

　　氢能，一直被认为是一种终极能源，氢气相比于其他燃料其燃烧产物最清洁，基本只产生无污染的水，而且燃烧产生的水又可以继续制氢，反复利用。其次，氢气燃烧的比能量高，除核燃料以外氢气的发热值是所有燃料中最高的，是汽油发热值的3倍。再者，它“轻如鸿毛”，作为我们了解到的最轻的物质，即使是加压液化后的液态氢，密度也不及钢铁的1/10，这种低密度的性质使得它可以减轻燃料自重，增大运输工具的有效载荷量，从而有效降低运输成本。

　　氢能的利用，将让人类告别碳基能源。2000年，氢的生产成本是石油的40倍，到2010年，这一比例已降至15倍，如今其成本约为石油成本的两倍，盈亏平衡在望。

　　氢能的主要实现方式是依靠氢与氧反应将化学能转化为电能。由于氢氧反应的副产物是水，没有环境污染问题，因此人们对氢作为燃料抱有特别大的期望。自20世纪60年代开始，氢能首先被用于火箭和航天飞机发射等领域，随着科学技术的进步和对环境保护的重视，氢能源的应用领域逐步扩大到汽车、飞机燃料和氢燃料电池等方面。

　　要利用氢作为能源，必须解决氢的储存和运输问题，用高压气瓶储氢或以液态、固态储存都不经济也不安全。据报道，美国能源部在全部氢能研究经费中约有50%用于氢的储存研究。

　　燃料电池(FC)是将化学能直接转化为电能的电化学装置。简单地讲，是反应物燃料与空气中的氧发生电化学反应而获得电能和热能的装置。能量的转化过程为化学能直接转化成电能和热能，形成的电能为低压直流电能。燃料和氧化剂分别由两侧经过两极。它的工作过程相当于电解水的逆反应过程，电极是燃料和氧化剂向电、水和能量转化的场所，燃料(以氢气为主)在阳极上放出电子，电子经外电路传到阴极并与氧化剂结合，通过两极之间电解质的离子导体，使得燃料和氧化剂分别在两个电极/电解质介面上进行的化学反应构成回路，产生电流。它是继水力发电，热能发电和核能发电之后的第四种发电技术。

　　核能是可持续发展的清洁能源，已经被公认为是一种唯一能够大规模取代常规能源的替代能源。核能被列入我国能源政策之中，我国的核电事业有广阔的发展前景，它将是我国实现国民经济发展战略目标所需能源的重要支柱之一。

　　从环境的角度看，煤和石油的燃烧，造成严重的环境污染，我国许多城市污染浓度达到世界前列。核能是清洁能源，核电站运行不会排出CO2、SO2及粉尘。统计结果表明，法国因电力供应主要依靠核能，其CO2排放量只有周围邻国的15%。

　　与其它能源相比，太阳能具有很多优点，例如:(1)地球上一年接受的太阳能总量远远大于人类对能源的需求量。(2)分布广泛，不需要开采和运输。(3)不存在枯竭问题，可以长期使用。(4)安全卫生，对环境无污染等。因此太阳能必将在未来的能源结构中占有重要的地位，目前其开发利用已经受到人们高度重视，并取得较大的进展。

　　在太阳能利用方面主要采用的技术有:光电转换和光热转换。在这些技术中起关键作用的是光电转换材料和光热转换材料。主要的光电转换材料是硅和锗半导体材料，新近开发的GaAs和CdS材料可实现低成本制造大面积太阳能电池，主要产品为太阳能电池板。在欧美等发达国家已有硅太阳能电池板的定型产品，我国由中国科学院等单位研制的硅太阳能电池板也在使用和测试中。但目前转换效率较低(10%~40%)，制造成本较高，大面积使用还有许多工作要做。主要的光热转换材料是光吸收材料和相变储能材料，如表面涂黑的金属板，多层光吸收和减反射膜等吸光材料，无机水合盐、氟石和金属合金;有机石蜡、多元醇和聚乙烯等固-液和固-固相变储能材料。

　　风能是空气流动所产生的动能。太阳能的一种转化形式。由于太阳辐射造成地球表面各部分受热不均匀，引起大气层中压力分布不平衡，在水平气压梯度的作用下，空气沿水平方向运动形成风。风能资源的总储量非常巨大，一年中技术可开发的能量约5.3X10^13千瓦时。风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广，但它的能量密度低（只有水能的1/800），并且不稳定。在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用。风能利用是综合性的工程技术，通过风力机将风的动能转化成机械能、电能和热能等。

　　从长期来看，我国的能源形势非常严峻，同时能源生产与环境的矛盾也越来越大。从可持续发展的战略眼光来看，开发利用清洁能源势在必行。清洁能源不仅解决了能源短缺的危机，也解决了能源与环境的盾。而能源材料又是各类能源中的关键组成部分，因此研究和开发用于节能、贮能、发电、太阳能应用相关材料，对能源的合理应用，对新能源和清洁、无污染可再生能源的开发都将有着重大的理论意义和应用前景。

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