太陽(yáng)能

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太陽(yáng)的核聚變反應(yīng) 在太陽(yáng)核心內(nèi)部進(jìn)行著4個(gè)氫原子核(質(zhì)子)聚變成1個(gè)氦原子核(α)粒子的過程,同時(shí)放出大量的能。要想使帶正電的氫原子核有足夠的動(dòng)能克服它們之間的斥力而結(jié)合,必須有高溫高壓的核反應(yīng)條件。太陽(yáng)內(nèi)部有0.15億K的高溫,2.5×106 Pa的大氣壓,氫核聚變成氦核是可以做到的。形成氦核以后,若要再繼續(xù)聚變,則要求有更高的溫度和壓力條件,但太陽(yáng)內(nèi)部的這個(gè)條件就不夠了。

太陽(yáng)內(nèi)部的聚變反應(yīng)有兩種類型,一種是不經(jīng)過任何媒質(zhì)直接反應(yīng),叫質(zhì)子?質(zhì)子反應(yīng),聚變以這種反應(yīng)為主;另一種是通過媒質(zhì)碳起催化作用,叫碳?氮原子循環(huán)。無論是哪種類型都是4個(gè)質(zhì)子變成1個(gè)氦原子。在這個(gè)過程中釋放出大量的原子核能。據(jù)計(jì)算,聚變反應(yīng)可以維持太陽(yáng)輻射的時(shí)間為百億年。

太陽(yáng)能利用方式主要有太陽(yáng)能的熱利用和太陽(yáng)能光電利用兩種方式。

(一)太陽(yáng)能熱利用。將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能后使用。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的器件為集熱器。由于利用的目的不同,集熱器及其匹配系統(tǒng)各不相同。

1.太陽(yáng)灶從原理和結(jié)構(gòu)上大致分為三類:箱式太陽(yáng)灶、聚光太陽(yáng)灶、熱管式太陽(yáng)灶。我國(guó)是推廣應(yīng)用太陽(yáng)灶最多的國(guó)家,尤其是在太陽(yáng)能豐富而能源短缺的地區(qū),很受農(nóng)牧民歡迎。

2.太陽(yáng)能熱水器是太陽(yáng)能熱利用中具有代表性的一種裝置,供應(yīng)生活用或工農(nóng)業(yè)用的低溫(40~60 °C)熱水。

3.太陽(yáng)能干燥器利用太陽(yáng)能干燥農(nóng)副產(chǎn)品的一種裝置。

4.太陽(yáng)房利用太陽(yáng)能采暖和降溫的房子。又分被動(dòng)太陽(yáng)房和主動(dòng)太陽(yáng)房。被動(dòng)太陽(yáng)房是指完全依靠建筑結(jié)構(gòu)本身的吸熱、隔熱、保溫和通風(fēng)特性,不需要安裝特殊的動(dòng)力設(shè)備,即可利用太陽(yáng)能達(dá)到夏涼冬暖的房屋。主動(dòng)太陽(yáng)房一般由集熱器、傳熱流體、蓄熱器、控制系統(tǒng)及適當(dāng)?shù)妮o助能源系統(tǒng)構(gòu)成。它需要熱交換器、水泵和風(fēng)機(jī)等設(shè)備。這種太陽(yáng)房造價(jià)較高,但室溫能主動(dòng)控制。

5.太陽(yáng)能發(fā)電利用集熱器把太陽(yáng)輻射能變成熱能,然后通過汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)來發(fā)電。又可分為高溫發(fā)電和低溫發(fā)電兩大類。

(二)太陽(yáng)能光電利用指太陽(yáng)的輻射能光子通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程,通常稱“光生伏打效應(yīng)”。

1.太陽(yáng)能光發(fā)電站近年來一些發(fā)達(dá)國(guó)家先后建立起來這類發(fā)電站。

2.太陽(yáng)能電池又有單晶硅太陽(yáng)電池和非晶硅太陽(yáng)電池之分。


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