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雨雪垃圾能发电
 
能源网    2006-12-15

  科学家们发现,大自然中蕴藏着巨大的能量,可以通过多种手段,从21世纪初期开始,有一定规模地向雨雪垃圾索电,是完全可以实现的。

  利用积雪发电:大家知道,积雪的温度是0℃以下,因此雪中蕴藏着巨大的冷能。科学家提出利用积雪发电的大胆设想。它的工作原理是,将蒸发器放在地面上,将凝缩器放在高山上,再用两根管子将它们连接在一起,然后抽出管内空气,用地下热水使低沸点的氟里昂(即现代电冰箱所用的制冷物质)气化,并以雪冷却凝缩器,由于氟里昂的沸点很低,加上管内被抽空,所以它就沸腾起来,变成气体快速向管子的上端跑去,冲击汽轮机旋转,从而带动发电机发电。试验证明,l吨雪可把24吨氟里昂送上蓄液器。可见雪的发电本领是十分惊人的。

  雪的资源极其丰富,地球上34%的国家属多雪地区。我国东北和新疆北部是全国下雪天数最多的地区,每年平均在40天以上,积雪日数在90天以上。积雪发电的问世,将使茫茫雪原变成人类的又一理想的未来发电能源。

  利用下雨发电:目前,科学家们研究雨能的利用已获得成功,它是利用一种叶片交错排列,并能自动关闭的轮子,轮子的叶片可以接受来自任何方向的雨滴,并能自动开关,使轮子一侧受力大,另一侧受力小,从而在雨滴冲击和惯性的作用下高速旋转,驱动电机发电。雨能电站可以弥补地面太阳能站的不足,使人类巧妙而完美地应用太阳能、风能、雨能。

  我国南方雨能资源丰富,特别是华东、华南、中南和西南各省的雨水充足,一年四季冰雪期很少,雨季的降雨量一般都比较多,阴雨天利用雨能发电,阳天利用太阳能发电,这样无论晴天或阴雨天,人们都可以享受到大自然的恩赐,享受到电能带来的光和热。

  微生物电池:在探索微生物能源工作中,一些国家正在从事着微生物电池的研究。什么是微生物电池呢?它是一种用微生物的代谢产物,做电极活性物质,从而获取电能。从研究的进展看,做为微生物电池的活性物质,只限于甲酸氢、氨等。我们用一种叫产气单抱菌的细菌,处理100克分子椰子汁,使其生成甲酸,然后把以此做电解液的3个电池串连在一起,生成的电能可使半导体收音机连续播放50多个小时。当然,这只是试验。但它表现出的事实是令人神往的。

  21世纪是人类飞向宇宙的时代,在宇宙飞船这样的封闭系统中,排泄物的处理确是个必须解决的问题。美国宇宙航行局设计了一种一举两得的解决方案:用一种芽抱杆菌处理尿,使尿酸分解而生成尿素,在尿素酶的作用下分解尿素产生氨。氨用做电极活性物质,在铂电极上产生电极反应,组成了邀翔太空的理想微生物电池。在宇航条件下,每人每天如果排出22克尿,就能够获得47瓦的电力。

  氢燃料电池,成为微生物能源的又一种电能形式。利用一种产生氢气能力强的细菌,在容积为10升的发酵装置中,每小时所产生的近20升氢气,足以维持3l35伏燃料电池的工作。科学日新月异的21世纪,有机废水的处理也与微生物电池发生了密切关系。在利用微生物处理有机废水时,在使废水无害化的同时,可以把微生物的代谢产物做微生物电池的活性物质,从而获得电能,从这个角度上,微生物做为同时解决公害和能源问题的一种手段,已引起人们的广泛注意。尽管微生物电池的研制尚处在萌芽状态,使用也还只限于一定范围,但是到21世纪的某一天,微生物电池就能够带动着马达飞转,为人类创造更多的物质财富。

  向污泥要能源:城市下水道污泥中富含有机物质,其中蕴藏着可观的能量。不少国家已开始利用厌氧细菌将下水道污泥“消化”,然后收集其中产生的沼气作为热源,并将下水道污泥制成固体燃料。

  关于下水道污泥作为固体燃料的开发与实用化研究方面,欧洲国家居领先地位。日本东京都能源局利用下水道污泥作为燃料发电的试验也已获成功。日本能源科学家还将下水道污泥利用多级蒸发法制成固状物,所得燃料的发热量为1600018000千焦耳/公斤,与煤差不多。

  德国的一家化学公司将工厂下水道排放的废水(其中含10%的普通生活污水)进行处理,所得活性污泥作为燃料,他们在下水道污水中加入有机凝集剂,再用电力脱水机脱去部分水分,加入一定比例的粉煤,最后利用压滤机榨干水分,用这种方法制成的燃料发热量大约是920010000千焦瓦/公斤,并且将其干燥、粉碎后并不影响其燃烧性能。

  从下水道污泥中挖掘潜在能源,不仅开辟了能源新途径,还可以根本上解决城市下水道污泥污染问题。对改善城市地下水水质有着至关重要的作用。环境科学家有必要重新估计下水道污泥的作用和利用价值,进一步研究下水道污水处理以及下水道水系的设计。

  目前,世界上许多国家正在研究,能否建立一个从污水处理到能源、环保方面的综合管理体系,以便一劳永逸地解决下水道污水的去向问题。

 

摘自北京市科学技术协会

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