5.3.5 新能源利用技术研发
一、核聚变能
核聚变（nuclear fusion）的主要原料是浩渺的海水中所蕴藏的用之不竭的氘（2H），其产物是惰性气体氦（He），因此，核聚变既无原料短缺问题亦无核废料或核泄漏等污染问题，有望成为未来的重要能源。
氘和氚都是氢的同位素。在一定条件下，它们的原子核可以互相碰撞而聚合成一种较重的原子核——氦核，同时把核中储存的巨大能量（核能）释放出来。一个碳原子完全燃烧生成二氧化碳时，只放出4 eV的能量，而氘-氚反应时能放出1.78×107 eV的能量。据计算，1 kg氘燃料至少可以抵得上4 kg铀燃料或1×104 t优质煤燃料。1 L海水中含有0.03 g氘，这0.03 g氘聚变时释放出来的能量等于300 L汽油燃烧的能量。人们已经知道，海水的总体积为1.37×109 km3，所以海水中总共含有几亿亿千克的氘。这些氘的聚变能量，足以保证人类上百亿年的能源消费。
氘-氚的核聚变反应，需要在几千万度，以至上亿度的高温条件下进行。目前，这样的反应，已经在氢弹爆炸过程中得以实现。用于生产目的的受控热核聚变在技术上还有许多难题。但是，随着科学技术的进步，这些难题都是能够解决的。1991年11月9日，由14个欧洲国家合资，在欧洲联合环型核裂变装置上，成功地进行了首次氘-氚受控核聚变试验，反应时发出了1.8 MW电力的聚变能量，持续时间为2 s，温度高达3亿摄氏度，比太阳内部的温度还高20倍。核聚变比核裂变产生的能量效率要高600倍，比煤高1000万倍。因此，科学家们认为，氘-氚受控核聚变的试验成功，是人类开发新能源历程中的一个里程碑。科学家预计，50年后受控核聚变将为人类提供新型商业能源。
二、氢能
随着生态环境保护的呼声日益高涨，以及常规能源存储量减少，氢燃料的开发应用已被放在一个重要的战略地位上。目前在制取氢的工艺技术方面已取得新进展，并在航空（天）器、汽车、燃料电池等很多领域得到了成功应用。
氢之所以会引起人们的重视，是由于它具有以下四个方面的特性。①热值高。每千克氢的热值高达12.1×107 J，是汽油热值的3倍。②“爆发力”强。易于燃烧，燃烧速度非常快。③来源广。除空气中含有氢气外，主要是以化合物的形式储存于水中。④无污染。氢本身很纯净，燃烧后只生成水和少量的氮化氢，不会产生对人体有害的污染物。而且它燃烧后生成的水，还可继续制氢，循环使用。(https://www.daowen.com)
目前制氢的原料主要是天然气，利用太阳能从水中获取氢应是今后的发展方向。当前研发的太阳能制氢新技术主要有五种。
（1）太阳能热化学分解水制氢。在水中加入催化剂，利用太阳能将水加热到900～1200 K的温度，使水反应生成氢和氧。
（2）太阳能电解水制氢。与常规的用直流电电解水制氢的原理相似，电能由太阳能转换而成（光伏发电或热发电）。
（3）太阳能光化学分解水制氢。在水中加入光敏物质如碘，用其帮助水吸收阳光中的长波光能，以保证高效连续利用太阳能制氢。
（4）太阳能光电化学电池分解水制氢。构造一种光电化学电池，阳极在太阳光照射下处于激发状态，激发出电子-空穴对，空穴扩散到阳极表面，和水相互作用生成氧气，电子则转移到阴极（如铂极），在阴极表面和氢离子相互作用生成氢气。
（5）光合微生物制氢。利用光合微生物，如小球藻、固氮蓝藻、柱孢鱼腥藻及其共生植物红萍等的光合作用过程，将水分解成氢气。
