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环保新能源

2015-02-12

科学启蒙 2015年2期
关键词:小灵通球场盐水

“奥秘精灵,我最近看新闻说有钱人都打算移民去火星了,是真的吗?”小好问好奇地问。

小灵通有些不解地问:“是因为地球污染太严重不适宜居住吗?为什么都要抢着去火星呢?”

“想要成为火星居民的人大部分是出于好奇的心理,想要体验不一样的生活。不过地球环境恶化也是一个重要的因素。”奥秘精灵解释说。

“那咱们应该想办法改善地球的生态环境,减少污染啊。”

“确实有不少科学家正在努力改变我们的生活现状,特别是针对会造成污染、且消耗巨大的能源问题。今天我就带你们去见识几种环保能源吧!”

依靠重力照明

奥秘精灵提着一盏灯从实验室里走出来:“其实有很多环保干净的能源在我们的生活中随处可见。比如下面我们要了解的这种。你们看我手中的这款灯,它被称为重力灯。你们知道它的原理是什么吗?”

小好问:“重力灯?那肯定是跟重力有关系咯。”

小粗心:“我觉得是使用者用手拿着灯将其抬起放下、抬起放下多次,靠克服其自身重力获得的能量来照明。”

小灵通:“小粗心的说法不太靠谱。估计科学家是想将重力牵引下产生的势能转化为电能。”

【关主释答】

没错,小灵通和科学家的想法是一致的。这款重力灯下端配有一根绳子,使用者只要把悬挂在绳子末端的重物提至灯的顶端,重力灯就能够把重物在重力作用下向下滑落的势能转化为电能,并实现持续30分钟的照明。这和手摇式发电装置的原理一样,只不过重力灯的运动方向是垂直的。

在整个过程中,首先由人将重物举高,将人具有的生物能转化为重力势能;接着通过重力,将势能转化为电能,点亮灯泡。因为生物能的高效、清洁,这种重力灯自然十分环保。它的另一个优点在于能够在任何时间、任何地点提供照明。

目前,发展中国家的一些贫困地区仍在使用煤油灯照明。鉴于这种情况,寻找一种清洁、成本低廉又便于使用的照明技术就显得非常重要。这款重力灯不仅能使这些地区的人们生活得更加安全健康,也减少了煤油灯造成的污染。

边奔跑边充电

奥秘精灵提出假设说:“假如你是一名设计师,要为一座全新的球场设计照明系统,并且要求照明所需的能源是环保的,你们会选择哪种方式呢?”

小灵通:“我会在球场上方装上很多太阳能电板。”

小粗心思索了一会儿:“首先我会在球场周围建一些风力发电设备。在自然光线充足的情况下不选用人工照明,光线不够时就利用风能作为补充能源。”

小好问最后说:“我有个大胆的想法,就是收集闪电的能量并储存起来用于球场照明。怎么样,这个想法很牛吧?”

【关主释答】

很好,这一次大家想到的都是我们生活中常见的一些环保能源。不过小好问的想法胜在创意十足。

其实这个问题在现实生活中已经得到了解决。巴西里约热内卢的米内拉山贫民窟里,建造了首个用球员跑步动能解决灯光照明的球场。足球比赛中球员会进行长距离的奔跑,全部球员在足球场上奔跑产生的能量相当可观,米内拉山贫民窟的这块球场就是将球员们的奔跑动能转化为照明用的电能。

这个球场的下面铺有很多块特殊的地砖,只要脚踏上去就可以发电。这种地砖的发明人介绍说,一场比赛下来所产生的电力足够供场边灯光持续照明5小时,多余的电力还可以储存起来。

这个新球场是科技和体育的完美结合,这项发明对热爱足球的巴西人民来说既环保节能,又唾手可得。这里已经成为了附近居民聚会的好地方,因为球员们踢球时产生的电能让人们有了很明亮的灯光。这种环保便利的能源受到了人们的广泛欢迎,一些城市的广场和购物中心已经开始铺设这种新型地砖了。

用盐水当燃料

“作为目前最常见的一种交通工具,汽车一直在人们的生活中扮演着重要的角色。而为汽车提供环保、高效能源也一直是科学家们关注的问题。很多汽车品牌也热衷于推出使用替代能源的新型汽车。提起新动力汽车,你们会想到什么?”

小灵通抢先说:“特拉斯,现在热门的电动汽车。还有混合动力能源汽车、空气动力汽车等。”

“看来你们对汽车还是挺关注的,一下子就能说出这么多种新能源汽车。不过这些都已经不新鲜了,最近科学家研究出了用盐水作为汽车燃料的方法。你们知道科学家是如何实现这一技术的吗?”

小粗心想了想说:“这么厉害的发明我可猜不到它的原理。”

小好问:“我听说过盐水发电实验,原理是利用相关技术分离了盐水中的离子并产生电势差。”

小灵通说:“是的,之前我国科学家也发明了水溶液电池。原理应该是类似的。”

【关主释答】

小灵通和小好问分析得没错。简单来说,盐水汽车的原理和普通电池的原理差不多。盐水的主要成分是氯化钠(NaCl)的电解液,里面含有大量的Na+和Cl-离子。在正常情况下,这两种离子应该是可以在溶液里面自由移动的,但是我们如果在盐水电池里设置了某种过滤装置,使得其中的一种离子更容易透过这个滤网跑到另外一边去; 或者在盛放盐水的容器两边放置不一样的金属板,使得Na+离子更容易积聚在一端,而Cl-离子更容易积聚在另外一端。这样在滤网的两边,或者说在盐水容器的两端,会因为正负离子不平衡而出现电势差,这就相当于接了一节电池。当电池被驱动,汽车内部的直流电机旋转,从而带动轮子跑起来。

而盐水跑车使用的是一种名为电解质流动电池的动力系统,可为四台电力发动机提供动力。电解质流动电池动力系统是通过盐水在两个200升的水箱间不断穿过滤膜游走所产生的电势差来提供能量的,电力被储存和分配给超级电容器。其最大功率为920马力,最高时速350千米每小时。同时,加速到100千米每小时仅需2.8秒,可续航600千米。

怎么样,听上去很炫酷吧? 这款汽车目前已经获得批准预备大批量生产了。在不久的将来,我们或许就能在街头巷尾看到它的身影。

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