能源(Energy)發展的比較
能源(Energy)發展的比較
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯
再生能源因為具有可再生性與永續性的環保特色,成為替代傳統化石燃料能源與核能的綠色新能源。但是基於生產技術與現實因素的限制,仍有許多發展上的不確定性與不穩定性,今將全球主要的再生能源太陽能、風力能、生質能與傳統火力發電及核能發電作一比較,如表一。
能源(Energy)發展的比較
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯
再生能源因為具有可再生性與永續性的環保特色,成為替代傳統化石燃料能源與核能的綠色新能源。但是基於生產技術與現實因素的限制,仍有許多發展上的不確定性與不穩定性,今將全球主要的再生能源太陽能、風力能、生質能與傳統火力發電及核能發電作一比較,如表一。
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太陽能的希望何在? (2)
知識通訊評論第70期
成功催化
在製造氫氣方面,格雷目前的研究頗有斬獲。他的催化劑是一個鈷的分子,它真的很有用,也有很不錯的效率。當然這也取決於對於效率的期望。在催化反應 中,轉換速率(turnover rate)是用來量測每秒有多少受質反應物被轉換成產物。植物裡用來催化同樣反應的氫化酶(hydrogenase enzymes)的轉換速率,大概是每秒六千,但格雷的催化劑效率仍比氫化酶低了一千倍。「我們證明了它的原理,但還有一條很長的路要走。」格雷說。
劍橋麻省理工學院諾色拉發展的產生氧氣的催化劑,被認為是最困難的挑戰。諾色拉團隊由一些與便宜金屬相關的貴重金屬入手,這是化學家常用的一個小伎 倆。先選定一個可能可以用的金屬,看看它在周期表中的位置,然後下移一行找到相關的,較重也較貴的金屬,它的反應發生的較慢,因此更容易研究。
有機太陽能電池(Organic Solar Cell)
國立台灣師範大學化學系蕭全佑研究生/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
太陽能電池主要目的是將光能轉換成電能。而有機太陽能電池主要係以具有半導體性質之有機材料製作,其優點:(1)製造成本低(2)化合物結構可設計性(3)材料質輕(4)加工性能好(5)製造大面積的太陽能電池及大量生產(6)高吸光係數(7)具有可撓曲,半透明等特性。但目前亦有多項缺點待克服,如功率轉換效率低,載子遷移率低,高電阻,耐久性差等問題。
依有機材料不同特性,有機太陽能電池又可區分為(1)染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cells,DSSC),1991年瑞士聯邦理工學院的M. Graumltzel教授的研究團隊,發明具光敏性質之染料吸附於半導體奈米多孔洞結構之TiO2電極,搭配具有氧化-還原性質(I– / I3-)之電解液,製作出光電轉換效率高達7 %之染料敏化太陽能電池,目前這種電池的光電轉換效率最高已超過 11%,其發展潛力備受矚目。(2)小分子有機太陽能電池(Molecular Solar Cells)。(3)高分子有機太陽能電池(polymer solar cells),1981 年時A. Takahashi研究團隊最早將共軛高分子材料使用於製作太陽能電池。目前高分子有機太陽能電池常用的材料為聚 3-己烷基噻吩(poly (3-hexylthiophene), P3HT) 聚合物半導體(p 型材料)、苯基-C61 丁酸甲酯 (phenyl-C61-butyric acid methylester, PCBM)(n 型材料)所組成。其做法是將這兩種有機半導體材料以溶劑溶解後進行混合,而後再塗佈到元件上。均勻混合後的 pn 介面面積能有效提高,增加激子被拆解的機會而提升電池效率。
太陽能的希望何在? (1)
知識通訊評論第70期
亙古以來太陽一直是地球豐沛而持續可靠的能量來源,但是除了自然界光合作用轉換產生的生命必需能量,人類能夠利用的太陽能源,仍十分有限。
面對人類生活越來越嚴重的能源困境,目前科學界得到更多資助,致力提昇太陽能的能量轉換效率,也為未來能源提供新希望。
太陽能電池可以吸收陽光產生電流,提供立即的能源。但是一旦太陽下山,陽光也就沒了。如果你能把陽光轉換成某種燃料,來用於輸送或僅是儲存備用,那你就做對了。
拜光合作用之賜,大自然老早就做得到這件事了。綠色植物吸收水、陽光、二氧化碳以製造糖和澱粉。它們提供了植物所需的所有燃料,也提供了大部分人類所需的燃料,這包括了食物或原油。
人類未來能源的七種選擇(太陽能Solar Energy)
知識通訊評論第71期
些太陽能集熱系統會在白晝儲存熱能供夜間使用(溶鹽可做為儲存媒介),也因此大型裝置通常選擇使用太陽光電技術;另一種方式則為分散儲存,如存放在電動車與油電混合車的電池中。
太陽能
取用不竭,要解決能量儲存問題
並非故意減損光合作用的神奇,但縱然在最佳情況,植物也只能將百分之一的太陽輻射,轉化為人類可用能源。反觀商用太陽光電板可將百分之十二至十八的陽光轉變為電力,高級電板甚至可達二成。由於產能上揚、成本下滑,過去五年太陽能產業大幅成長,二○○二年全球產能為五點五億瓦,至二○○七年已成長六倍,所有已安裝的太陽能板估計產能為九十億瓦左右,不過實際生產電力遠低於此,因為夜晚與雲層都會影響發電。在各種可再生能源中,太陽能產量目前最低,約為百分之十四。
太陽能(Solar Energy)
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯
太陽能指的是太陽的輻射光與熱,它通常伴隨著次級的太陽能源(Secondary solar resources),例如風、海洋波浪發電(wave power)、水力發電(hydroelectricity)與生質(biomass)。自古以來人類就會利用太陽能,但到目前為止,僅僅一小部分的太陽能被利用而已。
太陽光照射到地球時,約30%的輻射能被反射回太空,其餘經大氣層到達地球表面。大地、海洋與大氣層都會吸收太陽輻射能而溫度升高,海洋水汽會蒸發,造成水的循環與空氣的對流,也造成大氣現象,如風、龍捲風等。陸地與海洋因吸收太陽能而維持平均溫度14˚C,植物也藉光合作用將太陽能貯存成化學能。每年地球吸收太陽能約有385,000百萬兆焦耳(EJ / year),光合作用只逍耗約3000百萬兆焦耳;一年裡太陽光到達地球的總輻射量相當於地球上所有非再生能源總量的兩倍。