未來e能源
工科系王俊凱
世界上主要ｅ能源是土炭/煤、石油、天然氣zit種化石燃料，化石燃料m是edang再生ｅ能源，用掉一點就少一點仔。燃燒zia-e物件排放大量ｅ「溫室氣體」二氧化碳（CO2）、造成酸雨ｅ二氧化硫(SO2)gah氮ｅ氧化物(NOX)，連後排放大量ｅ煙塵，zit款有害ｅ物質對環境造成嚴重ｅ破壞。
大家攏知影，自1970年代開始，世界diorh發生石油危機，所以一寡kah先進ｅ國家diorh想veh找一le能源來當作石油，連後diorh發現氫能，因為氫(H) ｅ來源（水）是按怎用diorh攏ve完，而且燃燒後ｅ產物ma是水，非常清氣。
氫是上簡單ｅ物質，veh得著若氫一般ｅ方法是di高溫下ho水蒸氣通過有鎳基催化劑ｅ含碳化合物，連後加壓吸附，diorh edang分離氫氣。電解水ma是一款kah簡易ｅ方法，氫離子di陰極kei ho還原產生氫氣，氫氧離子di陽極氧化產生氧氣。Zit款方法是就簡單ma方便，mgorh diorh是耗電量上大。
氫ｅ生產雖然是一個成熟ｅ工業，mgorh veh達到氫能ｅ經濟效益，也gorh有下列問題要解決：1. 價格上guan，使消費難有誘因；2. 需求量不足，這gah價數是雞生蛋、蛋生雞ｅ問題；3. 產生大量ｅ二氧化碳；4. 新ｅ生產技術有需要進一步研發。研發中生產氫ｅ方法，核能ia是太陽能熱裂解水、光電化學反應分解法、以及生質物ｅ熱裂解法等，目標是降低成本gah對環境ｅ衝擊。水是按怎用diorh攏用ve了，因此由水分解產氫應是合理ｅ思考途徑。分解水ｅ能源必須足俗，核能、太陽能也gorh有風力攏di考慮內底。
根據氫gah一寡常用碳氫化合物ｅ反應熱gah燃燒熱ｅ分析，氫確實比其他燃料ｅ能量密度kah高，1 公斤氫ga 3.0 公斤ｅ汽油仝款。Ia mgorh 這只是理論值，其他ｅ周邊設施親像儲存箱ma無考慮在內。實際上氫不管是以壓縮ｅ氣體ia是超冷ｅ液體存放，容器ｅ體積攏是非常龐大gah笨重。所以愛 ho 科學家一寡時間來研究，等gah以後，咱就有足俗ｅ氫能edang使用。
除了氫能以外，核能ma是一款足重要ｅ能源，1942年12月2日，有名科學家Enrico Fermi[恩里科•費米]領導幾十位科學家，di美國芝加哥大學成功啟動世界上第一座核反應堆，這表示人類從此進入核能時代。Di zia以前人類利用ｅ能源，只牽扯到物理變化gah化學變化，di核能進入人類社會ｅ生產gah生活連後，一款通過原子核變化連後產生ｅ新能源從此出現。
19世紀尾，英國物理學家Thomson，Joseph John[約瑟夫•約翰•湯姆遜]發現電子。1895年，德國物理學家Wilhelm Conrad Röntgen[威廉•康拉德•倫琴]發現X射線。1896年，法國物理學家Antoine Henri Becquerel[安東尼•亨利•貝克勒爾]發現放射性。1898年，M. Maria Skłodowska-Curie[居里夫人]發現新ｅ放射性元素釙（Po），1902年，經過4年ｅ艱苦努力又發現放射性元素鐳（Ra）。1905年，Albert Einstein [愛因斯坦]提出質能轉換公式E＝mC2（C是光速，E是能量，m是轉換成能量ｅ質量）。1914年，英國物理學家Rutherford[拉塞福]通過實驗，確定氫原子核是一個正電荷單元，叫作質子。1932年，英國物理學家James Chadwick[詹姆斯•查德威克]發現中子。1938年，德國科學家Otto Hahn[奥托•哈恩] gah Strassmann[斯特拉斯曼]用中子撞擊鈾原子核，發現核裂變現象。
核能分為核裂變能gah核聚變能兩種。核裂變能是通過一寡重原子核發生「鏈式裂變反應」釋放出ｅ能量，核聚變能是兩個輕原子核結作伙釋放出ｅ能量。到今仔咱工業edang應用規模ｅ核能只有核裂變能。核聚變又叫作「熱核反應」。氫ｅ同位素氘（H，重氫）是主要ｅ核聚變物件。氘是用重水ｅ形式存在di海水之中。氘ｅ含量佔氫ｅ0.015％。1升海水中ｅ氘通過核聚變釋放出ｅ能量gah 300升汽油燃燒釋放出ｅ能量仝款。全世界海水ｅ氘通過核聚變釋放ｅ聚變能，edang ho人類di足guanｅ消費水平下使用50億冬。
有zit寡元素edang自發地放出射線，zit款元素叫作放射性元素。放射性元素edang放出三種看無形體ｅ射線。一種是α射線，就是氦原子核。一種是β射線，就是速度快ｅ電子。一種是γ射線，就是能量高ｅ光線。
中子撞擊鈾原子核ｅ時，一個鈾核吸收一個中子連後分裂兩個kah輕ｅ原子核，同一個時間發生質能轉換，放出極大ｅ能量，連後產生2個到3個中子，這就是大大有名ｅ核裂變反應。
鏈式裂變反應釋放出巨大ｅ核能，1千克ｅ鈾－235裂變釋放出ｅ能量，gah 2500噸標準煤燃燒產生ｅ能量仝款。Ganna鈾－233、鈾－235 gah鈈－239這三種核素edang ho能量是0.025電子伏特ｅ熱中子引起核裂變。這三種攏是核燃料，只有鈾－235是天然，mgorh鈾－233、鈈－239 edang用人工di反應堆中生產出來。鈾－235 di天然鈾中ｅ含量僅為0.7％。
反應堆是通過受控制ｅ鏈式裂變反應將核能慢慢釋放出來ｅ裝置，是和平利用核能ｅ上主要ｅ設施。反應堆ｅ種類真濟，一般是分做動力堆、生產堆gah研究堆。動力堆是利用核裂變釋放ｅ能量來產生動力，進行發電、供熱、推動船艦等。生產堆是利用中子生產新ｅ核燃料。研究堆是利用中子進行基礎科學gah應用科學ｅ研究。
為了實現核能ｅ進一步發展，世界足多濟國家ｅ核科學家正deh研究gah發展先進ｅ核反應堆，進一步提高反應堆ｅ安全性gah經濟性。
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