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发电|?品读 | 冰雪有大用

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发电|?品读 | 冰雪有大用
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作者：颜士州来源：《品读》2021年第3期
世界工业化进程加速 ， 而地球上可用能源的储量有限 ， 为此 ， 科学家们千方百计寻找新能源 。
冰作燃料
2017年5月18日 ， 我国在南海1266米海底以下200米的海床中试采可燃冰获得成功 ， 使得我国的可燃冰开采技术领跑世界 。 这种奇特的冰块能像煤一样直接燃烧 ， 是一种环保新能源 。
可燃冰能燃烧 ， 其中的奥秘是由一种天然气——甲烷的水溶液凝结而成 ， 而甲烷就是一种燃烧性能很好的气体燃料 。 所以 ， 当温度很低时 ， 它的相貌跟普通冰一模一样；温度升高它开始融化 ， 内部的甲烷气体大量逸出 ， 同时体积也会增大一百多倍 。
可燃冰在蕴藏天然气的冻土地带最容易生成——因为气候变冷、地层温度降低时 ， 地层中的水便和天然气凝固在一起 ， 形成可燃冰 。
另外 ， 在大洋深处 ， 长年沉积于海底的各种海洋生物尸骸腐败分解 ， 会不断析出甲烷气体；由于海底压力 ， 不易上浮的甲烷气体 ， 便在海底沉积层的孔隙里生成冰晶状的甲烷水合物；经过数百万年漫长的岁月 ， 形成了数千米长、百米厚的冰矿矿床 。
科学分析 ， 地球上可燃冰矿的蕴藏量可能是煤、石油和天然气总能量的3倍 。 比如在美国和加拿大的沿海海域 ， 冰矿藏量就达数百亿立方米 ， 可供开采数百年 。 在黑海、里海、鄂霍次克海等海域也相继发现了可燃冰矿 。
科学家们正在积极探索行之有效的开采技术 ， 使它早日登上能源舞台 ， 为人类造福 。
冰雪致冷
很久以前 ， 我国的古人就已懂得巧用冰雪制冷 。 每年冬季 ， 他们凿取江湖河川的冰块 ， 贮藏于窖 ， 一直保存到翌年夏季使用 。
战国时期 ， 秦王室就建造过专供消暑的冰宫 ， 宫里设置有许多巨大的空心铜柱 ， 柱内放入从冰窖取来的冰块 ， 使得整座宫殿凉爽宜人 。
南宋时的京城临安 ， 逢盛夏酷暑来临 ， 抬进数十只巨大的金盆置于皇宫中 ， 盆中堆满的冰块 ， 令宫内凉气习习 。
即便是空调器普及的今天 ， 冰雪制冷依然重新受到科学家们的青睐 。 美国普林斯顿大学的科学家们曾将5000吨冬雪保存到夏天 ， 利用它释放的“冷能”为一座大楼进行调温；日本的科学家们也计划着在炎热的夏季 ， 通过管道输送融化的雪水到建筑大楼的房间里 ， 藉以降低室温 。

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更有人提议 ， 要将南极的冰山运到终年骄阳似火、褥暑蒸人的热带城市 ， 使居民免受酷热之苦 。
科学家估计 ， 一座大冰山全部消融大约需要3年时间 。 不过 ， 将冰山从南极搬运出来并不是一件容易事 ， 还有太多的难题有待攻克 。
冰雪发电
面对日益严重的能源危机 ， 科学家们还“异想天开”地提出了用冰雪发电的设想 ， 而且日本秋田大学的科学家们已经通过试验取得了初步成功 。
积雪发电装置在结构上跟电冰箱有点相似 。 在白雪皑皑的山上安装冷凝器 ， 山下设置蒸发器 ， 再将两者相连接的管内空气抽出 ， 注入氟里昂 。 然后 ， 将附近工厂的余热废水引到蒸发器四周 。
很“怕热”的液态氟里昂在蒸发器里急剧沸腾汽化 ， 强大的气流沿着管道上冲 ， 把设在其中部的汽轮发电机冲击得“呼呼”飞转 ， 霎时间电力就被输送出来 。
发过电的氟里昂气体继续向上进入到山上冷凝器 ， 被周围的积雪冷却后变成液体 ， 再沿另一根管道返回地面蒸发器 。 如此不断循环 ， 电力也就源源不断了 。
科学家们还打算用这种装置的工作原理 ， 在北冰洋建造“冰洋发电站” 。 由于覆盖在洋面上的冰层犹如一条厚厚的“棉被” ， 使被子底下的海水温度始终保持在-l℃～3℃范围内 ， 若将蒸发器安装在冰层下温暖的海水里 ， 冷凝器设置在冰面上 ， 汽轮发电机就能发电了 。
地球上冰雪资源丰富 ， 除了终年覆盖于南北两极无垠的冰海雪原 ， 世界上还有1/3的国家处于多雪地带 ， 这些地区不仅降雪量大 ， 积雪时间也长 。
【发电|?品读 | 冰雪有大用】例如我国的东北及新疆北部地区 ， 每年平均降雪都在40天以上 ， 积雪时间超过90天；黑龙江省北部及兴安岭山区积雪时间长达半年 。
如果冰雪发电的设想能付诸实现 ， 那么地球上的巍巍冰山、茫茫雪原都将变成新能源；那荒无人烟的极地世界也不再仅仅是探险家的乐园 ， 而会奇迹般地变成人们休假旅游、观光避暑的胜地 。
作者：颜士州来源：《品读》2021年第3期
责编：张初 | 校对：秦黛新

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