時間：2022-05-19 06:24:01
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇燃料電池技術論文，希望這些內容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
燃料電池是一種不經(jīng)過燃燒而以電化學反應方式將燃料的化學能直接變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置，可以用天然氣、石油液化氣、煤氣等作為燃料。也是煤炭潔凈轉化技術之一。按電解質種類可分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、質子交換膜燃料電池（PEMFC）、再生氫氧燃料電池(RFC)、直接醇類燃料電池（DMFC），還有如新型儲能電池、固體聚合物型電池等。
氫和氧氣是燃料電池常用的燃料氣和氧化劑。此外，CO等一些氣體也可作為MCFC與SOFC的燃料。從長遠發(fā)展看，高溫型MCFC和SOFC系統(tǒng)是利用煤炭資源進行高效、清潔發(fā)電的有效途徑。我國豐富的煤炭資源是燃料電池所需燃料的巨大來源。
燃料電池具有高效率、無污染、建設周期短、易維護以及成本低的誘人特點，它不僅是汽車最有前途的替代清潔能源，還能廣泛用于航天飛機、潛艇、水下機器人、通訊系統(tǒng)、中小規(guī)模電站、家用電源，又非常適合提供移動、分散電源和接近終端用戶的電力供給，還能解決電網(wǎng)調峰問題。隨著燃料電池的商業(yè)化推廣，市場前景十分廣闊。人們預測，燃料電池將成為繼火電、水電、核電后的第四電方式[1]，它將引發(fā)21世紀新能源與環(huán)保的綠色革命。
1，中國燃料電池技術的進展
“燃料電池技術”是我國“九五”期間的重大發(fā)展項目，目標是，利用我國的資源優(yōu)勢，從高起點做起，加強創(chuàng)新；在“九五”期間，使我國燃料電池的技術發(fā)展接近國際水平。內容包括“質子交換膜燃料電池技術”、“熔融碳酸鹽燃料電池技術”及“固體氧化物燃料電池技術”三大項目[2]，其中，用于電動汽車的“5kW質子交換膜燃料電池”列為開發(fā)的重點。此項任務由中國科學院及部門所屬若干研究所承擔。所定目標業(yè)已全部實現(xiàn)。
在質子交換膜燃料電池（PEMFC）方面，我國研究開發(fā)的這類電池已經(jīng)達到可以裝車的技術水平，可以與世界發(fā)達國家競爭，而且在市場份額上，可以并且有能力占有一定比例[1]。我國自把質子交換膜燃料電池列為"九五"科技攻關計劃的重點項目以后，以大連化學物理研究所為牽頭單位，在全國范圍內全面開展了質子交換膜燃料電池的電池材料與電池系統(tǒng)的研究，取得了很大進展，相繼組裝了多臺百瓦、1kW-2kW、5kW、10kW至30kW電池組與電池系統(tǒng)。5kW電池組包括內增濕部分,其重量比功率為100W/kg，體積比功率為300W/L。質子交換膜燃料電池自行車已研制成功，現(xiàn)已開發(fā)出200瓦電動自行車用燃料電池系統(tǒng)。百瓦級移動動力源和5kW移動通訊機站動力源也已開發(fā)成功。千瓦級電池系統(tǒng)作為動力源，已成功地進行了應用試驗。由6臺5kW電池組構成的30kW電池系統(tǒng)已成功地用作中國首臺燃料電池輕型客車動力源。裝車電池最大輸出功率達46千瓦。目前該車最高時速達60.6km/h，為燃料電池電動汽車以及混合動力電動汽車的發(fā)展打下良好的基礎。該電池堆整體性能相當于奔馳、福特與加拿大巴拉德公司聯(lián)合開發(fā)的MK7質子交換膜燃料電池電動車的水平[3]。我國目前正在進行大功率質子交換膜燃料電池組的開發(fā)和燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)集成的研究。
在熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）方面，我國已經(jīng)研制出α和γ型偏鋁酸鋰粗、細粉料，制備出大面積（大于0.2m2）的電池隔膜，預測隔膜壽命超過3萬小時。在進行材料部件研究的基礎上，成功組裝和運行了千瓦級電池組。
在固體氧化物燃料電池（SOFC）技術方面，已經(jīng)制備出厚度為5-10μm的負載型致密YSZ電解質薄膜，研制出一種能用作中溫SOFC連接體的Ni基不銹鋼材料。負載型YSZ薄膜基中溫SOFC單體電池的最大輸出功率密度達到0.4W/cm2,負載型LSGM薄膜基中溫SOFC單體電池的最大輸出功率密度達到0.8W/cm2。這些技術創(chuàng)新為研制千瓦級、十千瓦級中溫固體氧化物燃料電池發(fā)電技術的研發(fā)奠定了堅實基礎。
2，國外燃料電池技術發(fā)展迅猛
燃料電池是新世紀最有前途的清潔能源，是替代傳統(tǒng)能源的最佳選擇。因此，燃料電池技術的研究開發(fā)受到許多國家的政府和跨國大公司的極大重視。美國將燃料電池技術列為涉及國家安全的技術之一，《時代》周刊將燃料電池電動汽車列為21世紀10大高技術之首；日本政府認為燃料電池技術是21世紀能源環(huán)境領域的核心；加拿大計劃將燃料電池發(fā)展成國家的支柱產(chǎn)業(yè)。近十年來，國外政府和企業(yè)在燃料電池方面的投資額超過100億美元。為開發(fā)燃料電池，戴姆勒－克萊斯勒公司一家近年來每年就投入10億美元，豐田公司的年投資額超過50億日元[4]。
歐、美發(fā)達國家和日本等國政府和企業(yè)界都將大型燃料電池的開發(fā)作為重點研究項目，并且已取得了許多重要成果，PEMFC技術已發(fā)展到實用階段，使得燃料電池即將取代傳統(tǒng)發(fā)電機及內燃機而廣泛應用于發(fā)電及汽車上。2MW、4.5MW、11MW成套燃料電池發(fā)電設備已進入商業(yè)化生產(chǎn)，用于國防、航天、汽車、醫(yī)院、工廠、居民區(qū)等方面；各等級的燃料電池發(fā)電廠相繼在一些發(fā)達國家建成，其中，國際燃料電池產(chǎn)業(yè)巨頭加拿大巴拉德公司籌資3.2億美元，建成的燃料電池廠已于2001年2月正式投產(chǎn)。美國和歐洲將成批生產(chǎn)低成本的家用供電－供暖燃料電池作為最近的開發(fā)計劃。目前，在北美、日本和歐洲，燃料電池發(fā)電正快速進入工業(yè)化規(guī)模應用的階段。
目前，車用氫燃料電池已成為世界各大汽車公司技術開發(fā)的重中之重。迄今為止，世界6大汽車公司在開發(fā)氫燃料電池車上的開發(fā)費用已超過100億美元，并以每年10億美元的速度遞增[5]。1997年至2001年，各大公司研制出的車用燃料電池就達41種。
3，我國開發(fā)燃料電池技術相對乏力
我國研究燃料電池有過起落。在20世紀60年代曾開展過多種燃料電池的實驗室研究，70年入大量人力物力開展用于空間技術的燃料電池研究，其后研究工作長期停頓。最近幾年，我國才開始重新重視燃料電池技術的研究開發(fā)，并取得很大進展。特別在PEMFC方面，達到或接近了世界水平。但是，在總體上，我國燃料電池的研究開發(fā)剛剛起步，仍處于科研階段，與國外相比，我國的燃料電池研究水平還較低，我國對燃料電池的組織開發(fā)力度還遠遠不夠。作為世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，開發(fā)以煤作為一次能源的高溫型MCFC和SOFC具有特別重要的意義。但是我國在MCFC、SOFC研究方面與國外的差距很大，要實現(xiàn)實用化、商業(yè)化應用還有很長的路要走。迄今為止，我國還沒有燃料電池發(fā)電站的應用實例。這和我國這樣一個大國的地位很不相稱。盡管國家也將燃料電池技術列為"九五"攻關項目，國家和企業(yè)投入的資金卻極為有限，年度經(jīng)費僅為千萬元量級人民幣，與發(fā)達國家數(shù)億美元的投入相比顯得微不足道；承擔研究任務的也只是中科院等少數(shù)科研院所，且研究力量分散，缺少企業(yè)的介入，難以取得突破性進展，尤其是難以將取得的研究成果進行實際應用試驗，以形成產(chǎn)業(yè)化趨勢。從表1所列國外燃料電池的研究和開況看，歐、美國家和日本等大多是以公司企業(yè)為主在從事燃料電池的研究開發(fā)和制造生產(chǎn)，而且規(guī)模很大，例如，僅加拿大的Ballard一家公司的資產(chǎn)就達10億美元。
4，大力發(fā)展燃料電池技術勢在必行
從世界燃料電池迅猛發(fā)展的勢頭看，本世紀頭十年將是燃料電池發(fā)電技術商品化、產(chǎn)業(yè)化的重要階段，其技術實用性、生產(chǎn)成本等都將取得重大突破。預計燃料電池系統(tǒng)將在潔凈煤燃料電池電站、電動汽車、移動電源、不間斷電源、潛艇及空間電源等方面有著廣泛的應用前景，潛在市場十分巨大。可以預料，分散電源供電系統(tǒng)——燃料電池發(fā)電廠必將在21世紀內取代以“大機組、大電網(wǎng)、高電壓”為主要特征的現(xiàn)代電力系統(tǒng)，成為電力行業(yè)的主力軍。而燃料電池的普遍推廣應用，必將在能源及相關領域引發(fā)一場深刻的革命，促進新興產(chǎn)業(yè)的形成，帶動國民經(jīng)濟高速發(fā)展。能源領域的這場革命是我國政府、企業(yè)、科研院所、高等院校不得不正視的課題，我們對此必須有充分認識并給予足夠的重視。我們應該準確把握這場革命所帶給我們的機遇，毫不遲疑地投入足夠的人力、物力、財力，推動燃料電池發(fā)電技術的研究開發(fā)和應用工作，使之早日實用化產(chǎn)業(yè)化，為我國的國家能源安全和國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展服務。
國家計委在1997年提出的中國潔凈煤技術到2010年的發(fā)展綱要中，已把燃料電池列為煤炭工業(yè)潔凈煤的14項技術重點發(fā)展目標之一[6]。在“十五”科技發(fā)展規(guī)劃中，燃料電池技術被列為重點實施的重大項目[7]。
當今的分布式電源主要是指用液體或氣體燃料的內燃機(IC)、微型燃氣輪機（Micro??tur_bines）和各種工程用的燃料電池（FuelCell）。因其具有良好的環(huán)保性能，分布式電源與“小機組”已不是同一概念。
1.1微型燃氣輪機
微型燃氣輪機（MicroTurbine）,是功率為幾千瓦至幾十千瓦，轉速為96000r/min，以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃氣輪機，工作溫度500℃，其發(fā)電效率可達30%。目前國外已進入示范階段。其技術關鍵是高速軸承、高溫材料、部件加工等。可見，電工技術的突破常常取決于材料科學的進步。
1.2燃料電池
燃料電池是直接把燃料的化學能轉換為電能的裝置。它是一種很有發(fā)展前途的潔凈和高效的發(fā)電方式，被稱為21世紀的分布式電源。
1.2.1燃料電池的工作原理
燃料電池的工作原理頗似電解水的逆過程。氫基燃料送入燃料電池的陽極(電源的負極)轉變?yōu)闅潆x子，空氣中的氧氣送入燃料電池的陰極(電源的正極)，負氧離子通過2極間離子導電的電解質到達陽極與氫離子結合成水，外電路則形成電流。
通常，完整的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)由電池堆、燃料供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電力電子換流器、保護與控制及儀表系統(tǒng)組成。其中，電池堆是核心。低溫燃料電池還應配備燃料改質器（又稱為燃料重整器）。高溫燃料電池具有內重整功能，無須配備重整器。磷酸型燃料電池（PAFC）是目前技術成熟、已商業(yè)化的燃料電池。現(xiàn)在已能生產(chǎn)大容量加壓型11MW的設備及便攜式250kW等各種設備。第2代燃料電池的溶融碳酸鹽電池（MCFC），工作在高溫（600～700℃）下，重整反應可以在內部進行，可用于規(guī)模發(fā)電，現(xiàn)在正在進行兆瓦級的驗證試驗。固體電解質燃料電池（SOFC）被稱為第3代燃料電池。由于電解質是氧化鋯等固體電解質，未來可用于煤基燃料發(fā)電。質子交換膜燃料電池是最有希望的電動車電源。
1.2.2性能和特點
燃料電池有以下優(yōu)點：（1）有很高的效率，以氫為燃料的燃料電池，理論發(fā)電效率可達100%。熔融碳酸鹽燃料電池，實際效率可達58.4%。通過熱電聯(lián)產(chǎn)或聯(lián)合循環(huán)綜合利用熱能，燃料電池的綜合熱效率可望達到80%以上。燃料電池發(fā)電效率與規(guī)模基本無關，小型設備也能得到高效率。（2）處于熱備用狀態(tài)，燃料電池跟隨負荷變化的能力非常強，可以在1s內跟隨50%的負荷變化。(3)噪音低；可以實現(xiàn)實際上的零排放；省水。（4）安裝周期短，安裝位置靈活，可省去新建輸配電系統(tǒng)
目前燃料電池大規(guī)模應用的障礙是造價高，在經(jīng)濟性上要與常規(guī)發(fā)電方式競爭尚需時日。
1.2.3技術關鍵和研究課題
燃料電池的技術關鍵涉及電池性能、壽命、大型化、價格等與商業(yè)化有關的項目，主要涉及新的電解質材料和催化劑。熔融碳酸鹽電池（MCFC）在高溫條件下液體電解質的損失和腐蝕滲漏降低了電池的壽命，使MCFC的大型化及實用化受到限制。需要解決電池構成材料的腐蝕；電極細孔構造變化使電池性能下降等問題。固體氧化物燃料電池（SOFC）使用固體電解質且工作溫度很高,對構成材料及其加工有特殊要求。為了得到高溫下化學性穩(wěn)定和致密性（不通過氣體）的電解質，在氧化鋯中加入Y2O3生成釔穩(wěn)定氧化鋯。為了降低工作溫度，應盡可能減少電解質薄膜厚度。通常采用熔射法、燒結法和電化學蒸發(fā)涂層法制備電解質薄膜。實用的電解質膜的厚度為0.03～0.05mm。比較先進的已達到0.01mm。這樣薄的電解質陶瓷材料除應當有足夠的機械強度外，必須具有高度的氣體致密性，否則將喪失燃料電池的性能。燃料極使用鎳鋯等耐熱金屬陶瓷，鎳還用作燃料重整的催化劑，空氣極在運行中處在高溫氧化中，難以使用一般金屬。鉑的穩(wěn)定性好，但費用昂貴，需要尋找替代材料，可用電子導電陶瓷。為了降低工作溫度，另外一個重要的研究方向是尋找低溫的質子導電的電解質。工作溫度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造價就可以大幅度降低。論文百事通
2.大功率電力電子技術的應用硅片引起的“第
2.1大功率電力電子器件的重大進展
電力電子學（PowerElectronics）的應用已經(jīng)有多年的歷史。電力電子學器件用于電力拖動、變頻調速、大功率換流已經(jīng)是比較成熟的技術。大功率電子器件（HighPowerElectronics）的快速發(fā)展也引起了電力系統(tǒng)的重大變革，通常稱為硅片引起的第。
近年來，大功率電子器件已經(jīng)廣泛應用于電力的一次系統(tǒng)。可控硅（晶閘管）用于高壓直流輸電已經(jīng)有很長的歷史。大功率電子器件應用于靈活的交流輸電（FACTS）、定質電力技術（CustomPower）以及新一代直流輸電技術則是近10年的事。新的大功率電力電子器件的研究開發(fā)和應用，將成為電力研究前沿。新晨
2.2靈活交流輸電技術(FACTS)
靈活交流輸電技術是指電力電子技術與現(xiàn)代控制技術結合以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)電壓、參數(shù)(如線路阻抗)、相位角、功率潮流的連續(xù)調節(jié)控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平，降低輸電損耗。
傳統(tǒng)的調節(jié)電力潮流的措施，如機械控制的移相器、帶負荷調變壓器抽頭、開關投切電容和電感、固定串聯(lián)補償裝置等，只能實現(xiàn)部分穩(wěn)態(tài)潮流的調節(jié)功能，而且，由于機械開關動作時間長、響應慢，無法適應在暫態(tài)過程中快速靈活連續(xù)調節(jié)電力潮流、阻尼系統(tǒng)振蕩的要求。因此，電網(wǎng)發(fā)展的需求促進了靈活交流輸電這項新技術的發(fā)展和應用。
美國北卡羅萊納州大學的邁克爾·迪基和同事將這種液體合金放置在一個注射器中，最終以線滴狀擠縮出液體金屬，每個液滴長度為1厘米，盡管該金屬液滴屬于液體，但仍能保持垂直狀態(tài)。迪基指出，它們是液體意味著可以在金屬液滴周圍包裹像橡膠等其它材料，最終使金屬液滴拉伸變形。這對于制造柔韌電子元件非常有用，目前，這支研究小組建造了一個塔狀金屬液滴結構，通過金屬液滴的“皮膚”結合在一起。
以3D打印機噴嘴替代這個注射器，意味著人們可以3D打印制造包含金屬絲的塑料制品。這種液態(tài)金屬不同于液態(tài)水銀，它沒有毒性，因此可安全用于商業(yè)生產(chǎn)，然而這種液體金屬成本并不低，大約是制造3D塑料物品的100倍。
編譯/悠悠
蚯蚓糞便有溫度記憶 可幫助預測氣候變化
英國約克大學和雷丁大學的科學家發(fā)現(xiàn)預測氣候變化的“金鑰匙”就隱藏在蚯蚓的糞便中。根據(jù)他們的研究發(fā)現(xiàn)，蚯蚓糞便中的微小方解石顆粒能夠保留對空氣溫度的“記憶”。這種“記憶”有助于科學家預測氣候變化。
研究過程中，科學家將蚯蚓放置在不同溫度環(huán)境下，而后對糞便進行檢測。檢測結果顯示糞便中的微小方解石顆粒能夠保留對空氣溫度的“記憶”。這也就意味著通過研究蚯蚓糞便的化石樣本和測試糞便內方解石的殘余溫度，科學家便能了解地球氣候在長達數(shù)千年時間里發(fā)生的變化。
方解石是一種類似白堊的物質，它們隨溫度發(fā)生的變化可用于預測未來的氣候變化趨勢。科學家在論文中指出，在蚯蚓排便時，糞便中微小的方解石顆粒會記錄下與周圍環(huán)境溫度有關的信息。在將蚯蚓放置在不同溫度環(huán)境下進行研究之后，科學家驗證了這一點。
目前，研究人員正在年代可追溯到數(shù)千年前的考古遺址收集樣本，將描繪出一幅展示過去氣候的圖畫，同時預測未來的氣候變化趨勢。
編譯/楊孝文
地球曾有兩顆衛(wèi)星另一顆“夭折”
美國加利福尼亞州大學圣克魯斯分校的月球學家埃里克·阿斯哈格教授認為地球一度擁有兩顆衛(wèi)星，另一顆體積較小，誕生幾百萬年后便“夭折”。當時，這顆衛(wèi)星與另一顆衛(wèi)星相撞，最后香消玉殞。在英國皇家學會9月舉行的一場與月球有關的會議上，阿斯哈格將解釋他的雙衛(wèi)星理論。
阿斯哈格指出：“第二顆衛(wèi)星只存在了幾百萬年，隨后與另一顆衛(wèi)星相撞。撞擊之后，地球就只剩下一顆衛(wèi)星，也就是我們今天看到的月球。這顆衛(wèi)星“夭折”前一直以相同的速度環(huán)繞地球運行同時與地球保持相同的距離。隨著時間的推移，它逐漸接近另一顆衛(wèi)星，最后發(fā)生相撞。”阿斯哈格表示，他認為月球地貌應該是兩顆衛(wèi)星的撞擊殘余。較小衛(wèi)星的體積據(jù)悉只有另一顆衛(wèi)星的大約三十分之一。
地球及其衛(wèi)星據(jù)悉誕生于太陽系出現(xiàn)后的3000萬年至1.3億年之間。太陽系在大約46億年前形成。迄今為止，科學家共發(fā)現(xiàn)9顆所謂的“超級地球”。超級地球是指質量是地球1到10倍的行星。
編譯/楊孝文
滅絕百年“食尸蒼蠅”再現(xiàn)蹤跡
“骨骼隊長”曾是空中飛行最奇特的一種蒼蠅，它們對于新鮮的動物尸體并不感興趣，而傾向于腐爛已久的大型動物尸體。不同于多數(shù)蒼蠅物種，它們在冬季初期活動頻繁，從11月至1月，通常在黃昏之后覓食。
羅馬智慧大學研究員皮耶爾費利波·切雷蒂稱，這種蒼蠅已從人們視線中消失很久，一個多世紀前它們就被宣布滅絕消失。過去幾年，歐洲再次發(fā)現(xiàn)三只“骨骼隊長”蒼蠅。目前，切雷蒂和同事首次確定這種蒼蠅是一種“新模式標本”，為了更好鑒別它們，他將對比所有“骨骼隊長”蒼蠅標本。這種蒼蠅物種的學名為“Centrophlebomyia anthropophaga”，1798年首次發(fā)現(xiàn)于德國曼海姆地區(qū)，1830年一位科學家最早對它進行了描述，但是相關的描述僅是基于他的記憶。
這種蒼蠅之所以被命名為“骨骼隊長”是因為它們將骨骼突出高度腐爛的動物尸體作為自己的“家”，同時，發(fā)育之中的蒼蠅能夠上下跳躍，因此尸體上看上去充滿了這種蒼蠅的幼體。切雷蒂解釋稱，為了能夠在尸體中跳躍，骨骼隊長蒼蠅必須將嘴巴和尾部連接在一起，收縮背部肌肉，向上猛沖。這種昆蟲在100多年前曾一度被認為滅絕消失，現(xiàn)在又再次重現(xiàn)它們的蹤跡。通常這種蒼蠅傾向于較大的動物尸體，其中也包括人類尸體，還以腐爛蝸牛、嚙齒動物為食，研究人員還使用死魷魚和鳥類尸體作為誘餌吸引它們。
編譯/悠悠
尿液可充當燃料發(fā)電
英國的布里斯托爾機器人技術實驗室的科學家找到了一種利用尿液充當燃料進行發(fā)電的方式，成功研制出世界上第一款采用這項技術的微生物燃料電池，進而讓用尿液為手機充電成為現(xiàn)實。科學家表示雖然很多用戶在面對這種燃料時會捏住鼻子，但尿液卻是一種“終極廢物”，有別于飄忽不定的風能或者太陽能。
研究參與者、布里斯托爾西英格蘭大學的伊奧尼斯·伊洛普羅斯博士表示，這是世界上第一款利用尿液發(fā)電的微生物燃料電池。“在此之前，還沒有一個人將尿液
作為燃料。這是一項令人興奮的研究成果。將尿液這種終極廢物充作燃料發(fā)電是一種非常環(huán)保的做法。有一種產(chǎn)品的供應是無限的，那就是我們的尿液。利用尿液這種燃料讓微生物燃料電池發(fā)電，我們可以為三星手機充電。”
伊洛普羅斯是研制利用不尋常燃料的微生物燃料電池的專家。他說：“尿液型微生物燃料電池產(chǎn)生的電量足以讓手機收發(fā)即時短信、上網(wǎng)沖浪和進行簡短通話。”
編譯/楊孝文
神奇材料可讓土壤儲水一年
墨西哥化學工程師塞爾吉奧·朱斯·里克·韋拉斯克研發(fā)了一種神奇材料，能夠讓土壤的儲水時間達到一年。這種新材料名為“固體雨”，形態(tài)與糖類似，由一種被稱之為“聚丙烯酸鉀”的吸收性材料構成，所能吸收的水量是其體積的500倍。不久后，生活在干旱國家的農民便有望成為這項技術的受益者，利用這種粉末狀水對抗旱情，提高糧食產(chǎn)量。
韋拉斯克發(fā)明的“固體雨”采用聚合材料，能夠讓土壤中儲存的水在長達一年時間里不會蒸發(fā)。只有在水被作物根部吸收掉之后，農民才需再次為田地澆水。韋拉斯克最初的目的是尋找一種可用于尿不濕的吸收性材料，能夠在面積很小的區(qū)域內吸收大量液體。很快，他就意識到這種基于肥的聚合物能夠幫助解決墨西哥面臨的干旱問題。
（一）供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀
通信電源是通信系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，其設計目標是安全、可靠、高效、穩(wěn)定、不間斷地向通信設備提供能源。通信電源必須具備智能監(jiān)控、無人值守和電池自動管理等功能，從而滿足網(wǎng)絡時代的需求。通信電源系統(tǒng)由交流配電、整流柜、直流配電和監(jiān)控模塊組成。
（二）通信電源設備的更新?lián)Q代
近年來，隨著技術的進步，特別是功率器的更新?lián)Q代，新型電磁材料的不斷使用，功率變換技術的不斷改進，控制方法的不斷進步，以及相關學科的技術不斷融合，通信電源在系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，電磁兼容性，消除網(wǎng)側電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統(tǒng)的動態(tài)性能等等方面都取得長足的進步。
（三）現(xiàn)行通信電源的電路模型和控制技術
目前通信電源的變換電路拓撲結構主要采用雙單端電路，半橋電路和全橋電路，各有優(yōu)缺點。一般認為，在中、小功率場合，采用雙單端電路或半橋電路是適宜的；在大功率場合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發(fā)展趨勢
（一）開關器件的發(fā)展趨勢
電源技術的精髓是電能變換，即利用電能變化技術將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對象的二次電源。其中，開關電源在電源技術中占有重要地位，從10kHz發(fā)展到高穩(wěn)定度、大容量、小體積、開關頻率達到兆赫茲級，開關電源的發(fā)展為高頻變化提供了硬件基礎，促進了現(xiàn)代電源技術的繁榮和發(fā)展。
（二）通信直流電源產(chǎn)品的技術發(fā)展市場需求發(fā)展
在需求與技術的共同推動下，通信直流電源產(chǎn)品體現(xiàn)了如下的發(fā)展態(tài)勢：
體系架構相當長的一段時間內維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當長的時間內還是維持現(xiàn)有的交流配電、整流器模塊(并聯(lián))、直流配電、監(jiān)控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構；功率變換模式也將維持現(xiàn)有的高頻開關模式，暫時不會出現(xiàn)類似從線性電源到開關電源的階躍性的變化。
功率密度不斷提高。通信一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高，推動了通信直流電源整機的功率密度不斷提高，但配電器件、蓄電池等密度基本維持穩(wěn)定，一定程度制約了整機系統(tǒng)的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信電源的最基本要求。隨著器件技術、通信電源技術的成熟，以及各通信直流電源設備廠家在可靠性研究上大力投入，通信直流電源產(chǎn)品可靠性呈不斷提高的趨勢。
按照TRIZ理論(“創(chuàng)造性解決問題的理論”的俄語縮略語)描述的技術系統(tǒng)發(fā)展進化規(guī)律，一般而言，技術的生命周期包含四個階段：嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期，種種跡象表明，通信直流電源的核心技術，開關電源技術基本上開始步入成熟期：效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進一步提高，未來幾年甚至十幾年內，通信直流電源產(chǎn)品將進入一個緩慢發(fā)展的階段，直至有一天，一種新的電源變換技術出現(xiàn)，通信直流電源產(chǎn)品就會再出現(xiàn)一個階躍性的發(fā)展，就像開關穩(wěn)壓技術替代線性穩(wěn)壓技術，給電源帶來了革命性的變化。
（三）通信用蓄電池技術研究的新進展
通信用蓄電池作為通信系統(tǒng)后備的能源供應手段，其研制、生產(chǎn)和應用技術一直備受世界各國通信行業(yè)的重視。隨著科技的發(fā)展和技術的不斷進步，國外正在研制和試驗新一代的通信用蓄電池，有的已經(jīng)進入商用化階段。這些新的蓄電池，由于其材料、結構和技術上的先進性，在性能上具有傳統(tǒng)的VRLA電池無可比擬的優(yōu)越性。
[論文關鍵詞]：通信電源通信網(wǎng)現(xiàn)狀發(fā)展趨勢
[論文摘要]：通信電源是向通信設備提供交直流電的電能源，是整個通信電信網(wǎng)的能量保證。通信電源系統(tǒng)由交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)和相應的保護系統(tǒng)構成。通信電源系統(tǒng)的設備多，分布廣，不僅單個電源設備的可靠性會影響系統(tǒng)的可靠性，電源系統(tǒng)的總體結構也會對自身的可靠性造成很大的影響。
一、通信電源的發(fā)展現(xiàn)狀
（一）供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀
通信電源是通信系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，其設計目標是安全、可靠、高效、穩(wěn)定、不間斷地向通信設備提供能源。通信電源必須具備智能監(jiān)控、無人值守和電池自動管理等功能，從而滿足網(wǎng)絡時代的需求。通信電源系統(tǒng)由交流配電、整流柜、直流配電和監(jiān)控模塊組成。
（二）通信電源設備的更新?lián)Q代
近年來，隨著技術的進步，特別是功率器的更新?lián)Q代，新型電磁材料的不斷使用，功率變換技術的不斷改進，控制方法的不斷進步，以及相關學科的技術不斷融合，通信電源在系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，電磁兼容性，消除網(wǎng)側電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統(tǒng)的動態(tài)性能等等方面都取得長足的進步。
（三）現(xiàn)行通信電源的電路模型和控制技術
目前通信電源的變換電路拓撲結構主要采用雙單端電路，半橋電路和全橋電路，各有優(yōu)缺點。一般認為，在中、小功率場合，采用雙單端電路或半橋電路是適宜的；在大功率場合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發(fā)展趨勢
（一）開關器件的發(fā)展趨勢
電源技術的精髓是電能變換，即利用電能變化技術將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對象的二次電源。其中，開關電源在電源技術中占有重要地位，從10kHz發(fā)展到高穩(wěn)定度、大容量、小體積、開關頻率達到兆赫茲級，開關電源的發(fā)展為高頻變化提供了硬件基礎，促進了現(xiàn)代電源技術的繁榮和發(fā)展。
（二）通信直流電源產(chǎn)品的技術發(fā)展市場需求發(fā)展
在需求與技術的共同推動下，通信直流電源產(chǎn)品體現(xiàn)了如下的發(fā)展態(tài)勢：
體系架構相當長的一段時間內維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當長的時間內還是維持現(xiàn)有的交流配電、整流器模塊(并聯(lián))、直流配電、監(jiān)控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構；功率變換模式也將維持現(xiàn)有的高頻開關模式，暫時不會出現(xiàn)類似從線性電源到開關電源的階躍性的變化。
功率密度不斷提高。通信一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高，推動了通信直流電源整機的功率密度不斷提高，但配電器件、蓄電池等密度基本維持穩(wěn)定，一定程度制約了整機系統(tǒng)的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信電源的最基本要求。隨著器件技術、通信電源技術的成熟，以及各通信直流電源設備廠家在可靠性研究上大力投入，通信直流電源產(chǎn)品可靠性呈不斷提高的趨勢。
按照TRIZ理論(“創(chuàng)造性解決問題的理論”的俄語縮略語)描述的技術系統(tǒng)發(fā)展進化規(guī)律，一般而言，技術的生命周期包含四個階段：嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期，種種跡象表明，通信直流電源的核心技術，開關電源技術基本上開始步入成熟期：效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進一步提高，未來幾年甚至十幾年內，通信直流電源產(chǎn)品將進入一個緩慢發(fā)展的階段，直至有一天，一種新的電源變換技術出現(xiàn)，通信直流電源產(chǎn)品就會再出現(xiàn)一個階躍性的發(fā)展，就像開關穩(wěn)壓技術替代線性穩(wěn)壓技術，給電源帶來了革命性的變化。
（三）通信用蓄電池技術研究的新進展
通信用蓄電池作為通信系統(tǒng)后備的能源供應手段，其研制、生產(chǎn)和應用技術一直備受世界各國通信行業(yè)的重視。隨著科技的發(fā)展和技術的不斷進步，國外正在研制和試驗新一代的通信用蓄電池，有的已經(jīng)進入商用化階段。這些新的蓄電池，由于其材料、結構和技術上的先進性，在性能上具有傳統(tǒng)的VRLA電池無可比擬的優(yōu)越性。
1．釩電池（VanadiumRedoxBattery）。釩電池（VRB）是一種電解值可以流動的電池，目前正在逐步進入商用化階段。
2．燃料電池。燃料電池是一種化學電池，也是一種新型的發(fā)電裝置，它所需的化學原料由外部供給，如氫氧燃料電池，只要外部供給氫和氧，經(jīng)過內部電極、催化劑和堿性電解液的作用，就能產(chǎn)生0.9V電壓的直流電能，同時產(chǎn)生大量的熱能.
3．電源監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術應用日益普及和信息處理技術的不斷發(fā)展，通信系統(tǒng)從以前的單機或小局域系統(tǒng)逐漸發(fā)展至大局域網(wǎng)系統(tǒng)或廣域網(wǎng)系統(tǒng)，大量人力、物力被投入到網(wǎng)絡設備的管理和維護工作上。不過通信設施所處環(huán)境越來越復雜，人煙稀少、交通不便都會增大維護的難度，這對電源設備的監(jiān)控管理提出了新的需求，保護通信互聯(lián)網(wǎng)終端的電源設備必須具備數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡通信能力。此時，數(shù)字化技術就表現(xiàn)出了傳統(tǒng)模擬技術無法實現(xiàn)的優(yōu)勢，數(shù)字化技術的發(fā)展逐步表現(xiàn)出傳統(tǒng)模擬技術無法實現(xiàn)的優(yōu)勢.
4．通信電源的環(huán)保要求。環(huán)保問題，一方面的指標是通信電源的電流諧波要符合要求，降低電源的輸入諧波，不但可以改善電源對電網(wǎng)的負載特性，減少給電網(wǎng)帶來嚴重污染的情況，還可減少對其他網(wǎng)絡設備的諧波干擾。另一個重要方面，是材料的可循環(huán)利用和環(huán)境的無污染，這方面需要產(chǎn)品滿足WEEE/ROHS指令。
在通信電源開發(fā)、生產(chǎn)早期，人們主要集中研究電源的輸出特性，較少考慮到電源的輸入特性。例如：傳統(tǒng)的在線式電源輸入AC/DC部分通常采用橋式整流濾波電路，其輸入電流呈脈沖狀，導通角約為π/3，波峰因數(shù)大于純電阻負載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網(wǎng)帶來了嚴重的污染，使電網(wǎng)波形失真，實際負荷能力降低，對于三相四線制的電網(wǎng)來說，還很有可能因中性線電流過大而出現(xiàn)不安全隱患。
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[11]《通信電源需求現(xiàn)狀分析》.
[12]唐勇偉，《通信電源技術的發(fā)展》.
教學內容分析
本節(jié)內容選自人教版高中《化學》選修4第四章第二節(jié),是一節(jié)化學研究性學習成果展示課。力求通過對各種化學電池反應原理的研究性學習,讓學生自行設計反應實驗,體驗創(chuàng)新實踐的喜悅,加深學生對原電池反應原理的認識。
教學對象分析
學生已有氧化還原反應、金屬活動性、電解質溶液、電學及PPT制作方法等知識基礎;具備一定的討論分析、歸納總結和實驗探究能力和利用多媒體合作交流的能力。但學生對于化學電源工作原理的理解和利用多媒體整合并展示信息的能力還有不足。
教學目標
知識與技能目標:復習原電池的化學原理,掌握形成原電池的基本條件;了解常見電池的分類、基本構造、反應原理及應用、優(yōu)點及適用范圍;學會利用海河家園網(wǎng)及海河課廊網(wǎng)絡平臺進行互動學習。
過程與方法目標:利用各種信息技術實現(xiàn)研究性學習目的;借助多網(wǎng)絡平臺對研究成果進行匯報。
情感態(tài)度與價值觀目標:通過學習各類電池的實際應用,感受化學給人類帶來的進步和文明;通過了解廢舊電池對環(huán)境的危害,樹立環(huán)保意識;通過網(wǎng)絡互助學習,體驗多媒體對教學的輔助作用,由被動學習向自主學習轉變。
教學重、難點
重點:一次電源、二次電源、燃料電池的反應原理、性能及其應用;電池的污染與環(huán)境保護。
難點:化學電池的反應原理及電極式的書寫。
教學策略選擇與設計
教學方法與策略選擇――師生共同探究式(如圖1)。
教學過程
1.知識回顧,情境導入
教師活動:復習原電池原理,播放學生制作果蔬電池視頻,提升學生對本課教學內容的關注。講解化學電源是利用原電池原理發(fā)明的一種產(chǎn)品,引導學生開展探究性學習。
學生活動:講解Flas,復習上節(jié)課原電池原理(如圖2)。播放并講述由研究性學習小組自己設計并制作的果蔬電池實驗視頻(如圖3)。
2.課題研究,成果分享
教師活動:課前將學生分為研究性學習小組,課上各小組進行部分成果分享。教師對各小組的匯報給予點評。
學生活動:對本組學習成果進行匯報。
第一組介紹解剖鋅錳干電池實驗(如圖4),使同學們從實物內部構造上認識干電池―― 一次電源,使學生由依賴書本的學習轉向學會利用資源學習。
第二組利用Flash介紹簡易鉛蓄電池原理,播放并講解實驗視頻(如圖5)。該組學生還到我市濱海新區(qū)統(tǒng)一蓄電池公司參觀學習,課上播放培訓部王主任為學生講解蓄電池原理(如圖6)和參觀生產(chǎn)車間的錄像。讓同學們深入了解電池的生產(chǎn)過程及工作原理,使學生由局限于校內的學習轉向超越學校圍墻的學習。
第三小組利用網(wǎng)上相關資源,包括視頻、Flash、圖片等制作PPT,為同學們講解《大有發(fā)展的燃料電池》(如圖7)。并且走訪天津大學國家重點實驗室,了解燃料電池前沿科技,參觀王宇新教授承擔的燃料電池實驗室,聆聽蘇榮欣博士講解原理,使學生由記憶式的學習轉向意義構建的研究性學習。
第四小組搜集了大量關于化學電源的污染與回收利用的信息,自制PPT,提出防治污染和資源重復利用的環(huán)保新主張。
3.合作探究,答疑解惑
教師活動:課前及時將學生研究性學習的成果和收集的相關資料上傳到海河課廊網(wǎng)自主學習平臺,以方便學生課后登錄網(wǎng)站自主瀏覽學習。課上學生對研究性學習的重點和亮點進行簡要介紹后,教師帶領學生登錄海河課廊網(wǎng),進入《化學電源研究性學習》課程,讓學生瀏覽成果里有關電極式的書寫,并且就問題進行在線提問,在學生自主學習的同時,教師在線對難點問題進行重點講解和答疑,并對設計問題進行反饋。
學生活動:瀏覽課程簡介,下載課程講義,交流學習各小組上傳的視頻、動畫模擬演示等資料。開展小組討論,將疑難問題上傳到網(wǎng)上,與教師實現(xiàn)網(wǎng)絡互動,并傾聽教師對難點知識的講解,完成學案反饋練習。
4.歸納小結,感知升華
教師活動:教師實物投影學生學案內容,并在交互式電子白板上列表與學生小結本節(jié)知識,利用思維導圖軟件對本節(jié)課的知識繪制網(wǎng)絡體系。
學生活動:書寫反饋學案,小結本節(jié)知識,學習思維導圖制作。課上對本小組研究的專題繪制思維導圖,上傳到海河課廊網(wǎng),教師利用交互電子白板進行糾正和點評,由學生針對各學習小組的學習成果和表現(xiàn),在海河家園網(wǎng)上投票(如圖9)。
5.作業(yè)布置,拓展延伸
利用網(wǎng)上“我的課程”板塊,根據(jù)學生不同需求布置個性化作業(yè),學生課下在線提交,教師在線批閱,及時反饋,實現(xiàn)師生網(wǎng)絡互動。同時布置拓展性和延伸性學習內容,并將論文以日志形式在海河家園網(wǎng)上進行分享交流。
教學反思
隨著網(wǎng)絡技術的進步,教育信息的傳遞向網(wǎng)絡化、智能化迅猛發(fā)展。因此,積極適應網(wǎng)絡時代的變革,提高教學過程的交互性,構建起一種既能發(fā)揮教師的主導作用,又能充分體現(xiàn)學生主體作用的新型網(wǎng)絡教學模式已經(jīng)成為教師教學研究的方向和重點。
本節(jié)教學屬于原理性知識,若按常規(guī)教學以講為主,學生會感到枯燥、乏味,化學電源的電極反應難以記憶。將本節(jié)內容設計為研究性學習課程,課前指導學生借助海河家園網(wǎng)和海河課廊的開放學習平臺,對本節(jié)課進行研究性學習,成立研究性學習小組,讓學生自主選擇課題,收集資料,在教師的指導下自行設計實驗,錄制視頻,將成果資料在平臺內進行交流分享,充分發(fā)揮學生的主體作用,進而提高學生的閱讀能力、思維能力、分析能力、團結合作能力、歸納能力、總結能力。
通過展示實物、照片、圖表、視頻等手段增加授課內容的信息量。一方面以小組形式開展課前研究性學習,提高學生之間合作學習、實驗探究的綜合分析能力、實驗操作能力及語言表達能力;另一方面,利用網(wǎng)絡平臺增強學生的參與度,結合學習內容,在海河課廊網(wǎng)上布置延續(xù)性研究課題,對學生進行輔導,及時反饋研究成果,充分展示學生的多媒體應用水平,激發(fā)了學生的學習興趣。
采用多種評價方式對學習效果進行反饋,通過家園網(wǎng),讓學生對其他同學在活動過程中參與意識、合作精神、探究能力、分析問題的思路、知識的理解和認知水平以及表達交流技能等方面的表現(xiàn)和活動成果進行投票,并對自身進行了全方位的自我評價,以達到學生自我激勵的教學目的。
總之,新課程理念下的研究性學習需要網(wǎng)絡作為教師與學生的交流學習平臺,應用多媒體信息技術,能夠支撐擴展教學內容,提高課堂效率,實現(xiàn)課前、課堂、課后三者的整合和延伸。
點評
《化學電源》是一節(jié)研究性學習成果展示課,生成性資源體現(xiàn)了化學學科的特色、高中新課改的方向,是一次精彩的化學課堂展示。
該課是基于網(wǎng)絡自主學習平臺的研究課,課前學生研究、錄制視頻、上傳資源,課中展示成果、師生研討,指導學生自制思維導圖梳理知識及進行課堂小結,課后網(wǎng)絡延伸,讓學生體驗到了網(wǎng)絡自學、同伴互助交流的樂趣。交互式電子白板展示學生制作果蔬電池的過程、講解切割電池各部分結構等,可以邊解說邊展示,使學生對電池有感性認識。課件展現(xiàn)原電池工作原理電子流動的過程,生動形象。該課不僅體現(xiàn)化學學科特色,呈現(xiàn)化學實驗,而且讓學生跨出學校圍墻學習,親密接觸化學電源的制作過程和原理。讓學生課下借助海河家園網(wǎng)及海河課廊網(wǎng)的自主學習平臺,上傳材料、調查交流,體現(xiàn)了信息技術與化學課程整合的理念,信息整合、實驗探究、研究整理、成果交流、研討論證等一系列環(huán)節(jié)激發(fā)學生學習興趣,培養(yǎng)了他們的實踐探究能力。
關鍵詞：電動汽車；發(fā)展現(xiàn)狀；技術瓶頸
中圖分類號：F42 文獻標識碼：A
1概述
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，我國的能源緊缺和環(huán)境污染危機逐漸被提上不得不改變的地位，在眾多的能耗大戶和環(huán)境污染大戶中，機動車是一個不得不提到角色。我國目前已經(jīng)成為了第一大汽車消費國家，我國機動車保有量已經(jīng)超過了美國。2010年全球汽車保有量8.5億輛，消耗全球石油產(chǎn)量的55%，排放15%的二氧化碳。龐大的機動車消費給我國能源帶來了巨大的潛在威脅，而由于機動車尾氣的排放也加劇了環(huán)境的惡化。在這樣的背景下，電動汽車逐漸出現(xiàn)并得到了廣泛的研究應用。
2 電動汽車產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀概述
2.1電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國的電動汽車，研究的主要方法集中在純電動汽車方向。早在我國“九五”期間，電動汽車技術就已經(jīng)被列入了國家重大科技產(chǎn)業(yè)。目前我國電動汽車的發(fā)展，確立了以混合電動汽車、純電動汽車、燃料電池汽車為“三縱”，以整車控制系統(tǒng)、電機驅動系統(tǒng)、動力蓄電池/燃料電池為“三橫”的研局，通過產(chǎn)學研緊密合作，我國電動汽車自主創(chuàng)新取得了重大進展，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）在動力電池方面，我國已經(jīng)達到了國際水平。目前我國已經(jīng)自主研制出了大容量、超大容量鎳氫電池和鋰離子電池，鋰離子動力電池功率密度從2001年的491瓦/千克提高到2008年的2500瓦/千克，增加了5倍多，循環(huán)壽命達1000次左右。動力電池企業(yè)的投入也大大加強，2009年底國內車用鎳氫和鋰離子動力電池的年生產(chǎn)能力分別超過1.4億瓦時和9億瓦時，從而攻克了電動汽車動力源不足的瓶頸；另一方面，對于動力電池的安全技術方面，我國通過自主研發(fā)設計，也已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模應用的安全技術保障。
（2）在城市化應用方面，我國目前已經(jīng)在北京、上海、天津、武漢、深圳等眾多大中城市試點運行電動公交車，并有計劃的推進電動小汽車的運行測試和考核；同時，上海、鹽城、重慶等電動汽車研發(fā)生產(chǎn)基地的建立投產(chǎn)，也從技術層面進一步保障了我國電動公交車和電動小汽車運行的穩(wěn)步發(fā)展。北京奧運會期間，我國動用了近600輛自主研發(fā)設計的電動汽車運輸游客和運動員，充分向世界展示了我國電動汽車的蓬勃發(fā)展現(xiàn)狀。
3 電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸及其解決辦法分析
3.1 電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術問題及其瓶頸
結合上面的分析，盡管我國電動汽車的發(fā)展前景誘人，但是依然存在著眾多的技術瓶頸，在電動汽車的發(fā)展道路上依然存在著許多技術問題，概括起來，我國當前的電動汽車發(fā)展技術瓶頸主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
(1) 缺乏核心技術
目前我國電動汽車的整車制造技術基本沒有大的問題，但是對于電動汽車的核心技術問題，如電機驅動技術、電池系統(tǒng)技術、動力耦合技術、變速箱控制技術及發(fā)動機技術等等，在諸多的核心技術領域，我國目前仍然缺乏擁有獨立自主知識產(chǎn)權的核心技術或者是相關產(chǎn)品，更重要的是到目前為止，我國在這些核心技術領域內仍然沒有取得實質性突破進展。根據(jù)我國發(fā)改委相關職能部門的統(tǒng)計，在電動汽車核心技術及其核心零部件的進口方面，2005年用于電動汽車核心零部件引進及相關技術轉讓的費用大約在200億元左右，而到了2010年費用上升至360億元，2011年更是突破了400億元大關。
(2) 配套產(chǎn)業(yè)鏈跟不上
對于電動汽車的發(fā)展，不僅僅需要解決汽車的電池動力、控制等技術問題，更重要的是相關配套設施的發(fā)展也嚴重制約了我國電動汽車的發(fā)展，這主要表現(xiàn)在以下兩個方面：
①充電基站無法配套
電動汽車采用電池供電，一旦電池電源耗盡，就需要充電，因此需要在全國范圍內廣布充電基站。我國目前已經(jīng)建成的電動汽車充電基站僅僅才6座，而在建的也不過20多座，遠遠落后于國外發(fā)達國家對新能源汽車配套設施的投資力度。另一方面，我國目前充電基站的建設也受到了極大的技術制約，這主要是充電時間過長，國外充電時間一般在2-6個小時即可充滿，最大行駛里程在100-200公里左右，而我國目前的充電技術相較于國外還有較大差距，正常充電時間需要18-24小時，最大行駛里程也不過才100公里左右。
②核心零部件制造技術跟不上
對于電動汽車內的核心零部件，我國目前在材料制造領域、機械加工工藝領域內，都無法實現(xiàn)技術突破，只能依靠進口國外整套零部件或者是生產(chǎn)線，而整條生產(chǎn)線的引進，價格動輒上千萬元，并且在關鍵技術方面還受制于人，導致零部件造價過高，比如，比亞迪所生產(chǎn)的電動汽車電池，其容量已經(jīng)超過了國外電池，達到國際領先水平，但是造價過高，是國外同類產(chǎn)品的3-4倍，這就極大的限制了比亞迪電池的應用；更為重要的是，我國已經(jīng)躍升成為世界第一大汽車國家，在電動汽車核心零部件材料及制造技術方面無法實現(xiàn)獨立自主的知識產(chǎn)權，那么我國的電動汽車產(chǎn)業(yè)永遠得不到長足健康發(fā)展。
③維修4S店無法配套
由于電動汽車的結構復雜性，目前我國尚無成套的面向電動汽車設置的維護維修保養(yǎng)4S店，這一點與國外電動汽車巨鱷無法相提并論，以日本豐田為例，不僅有眾多的油動力車4S店，同時其本土和海外還有多達3500家的油電混合4S店，其中80%的4S店同時兼?zhèn)渚哂屑冸妱悠嚲S護維修保養(yǎng)的功能。豐田重視對新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上下游的配套建設，這一點應該值得國內電動汽車研制廠商的學習；而國內很多電動汽車廠商往往容易忽略售后技術和服務的配套，這也是導致我國電動汽車發(fā)展受到嚴重制約的原因之一。
結語
我國人口眾多，能源緊缺，過去粗放式的經(jīng)濟增長方式給環(huán)境帶來了巨大污染，因此電動汽車在我國有著十分廣闊的應用前景。本論文主要從技術層面詳細探討了我國電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀，以在發(fā)展中所遇到的技術問題，并有針對性的給出了若干具體的技術解決措施，對于進一步提高我國電動汽車發(fā)展速度和技術應用水平具有較好的指導意義。當然，更多的技術解決措施有待于廣大技術研究人員的共同努力，才能夠最終實現(xiàn)我國電動汽車的長久健康發(fā)展。
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關鍵詞：電子元件；計算機行業(yè)產(chǎn)品；綠色化；應用
中途分類號：TP391.72
計算機行業(yè)產(chǎn)品的綠色化是電子信息產(chǎn)業(yè)結構調整，帶動產(chǎn)業(yè)升級的重要方面。也是保護環(huán)境和人體健康，推動國內電子信息產(chǎn)業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展的客觀需要。隨著人口的增長和經(jīng)濟的發(fā)展，對資源的需要與日俱增，人類正面臨某些資源短缺或耗竭的嚴重挑戰(zhàn)。因而計算機行業(yè)產(chǎn)品設計由傳統(tǒng)設計向綠色設計發(fā)展，強調在產(chǎn)品及其生命周期全過程中，充分考慮對資源和環(huán)境的影響，使產(chǎn)品及其制造過程對環(huán)境的總體影響減到最小，資源利用率最高。這是計算機行業(yè)產(chǎn)品綠色化發(fā)展的一個重要特征。正是計算機行業(yè)產(chǎn)品綠色化的這一要求，引起了科學家對可再生能源發(fā)電技術產(chǎn)品的重視，有力地促進電子元器件的發(fā)展，提高了電子元器件在計算機行業(yè)產(chǎn)品綠色化發(fā)展中的地位。
就目前而言，在計算機行業(yè)產(chǎn)品的綠色化中，利用電子元件與電子組件一起結合，減少電子信息產(chǎn)品中鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚等有害物質使用，控制和減少電子信息產(chǎn)品廢棄后對環(huán)境造成的污染。本文將從電子元器件中選取LED、超級電容器兩類器件，通過分析其節(jié)能特性、在計算機行業(yè)產(chǎn)品綠色化應用的作用及前景等，重新認識、思考電子元器件在計算機行業(yè)產(chǎn)品的綠色化發(fā)展中的作用。
1 LED、超級電容器在計算機行業(yè)產(chǎn)品綠色化中的應用
1.1 LED在計算機行業(yè)產(chǎn)品綠色化中的應用
1.1.1 功能特性及概況
LED（Light Emitting Diode）即發(fā)光二極管，它利用固體半導體芯片作為發(fā)光材料，當其兩端加上正向電壓時，半導體中的載流子復合，放出過剩的能量，引起光子反射，產(chǎn)生可見光。
LED主要的特點表現(xiàn)為：（1）節(jié)能；（2）結構牢固；（3）壽命長；（4）環(huán)保：現(xiàn)在廣泛使用的熒光燈、汞燈等光源中都含有危害人體健康的汞，這些光源的生產(chǎn)過程和廢棄的燈管都會對環(huán)境造成污染。LED則沒有這些問題，其發(fā)光顏色純正，不含有紫外和紅外的輻射，它是一種“清潔”的光源。
1.1.2 應用現(xiàn)狀
首先LED可用做電腦顯示器的背光源，LED背光技術相對CCFL（冷陰極熒光燈）來說，有亮度高、工作電壓低，功耗小、顏色鮮艷、使用壽命長等諸多優(yōu)點，而且沒有了冷陰極熒光燈管中成本高且對環(huán)境危害很大的汞。歐盟環(huán)保標準陸續(xù)出臺實施，冷陰極熒光燈作為傳統(tǒng)液晶面板背光源的地位岌岌可危，而LED憑借其綠色環(huán)保的特點贏得了廠商的青睞。LED背光技術的成熟發(fā)展逐漸開始影響顯示器行業(yè)的發(fā)展，早在1992年惠普提出為環(huán)境而設計綠色產(chǎn)品的理念，從研發(fā)階段就開始考慮環(huán)保因素，包括如何使用環(huán)保材料，如何通過設計減少對能源的耗費，如何通過設計降低包裝對環(huán)境的影響等。各種惠普Illumi-Lite顯示器均采用不含汞的LED背光板，在生產(chǎn)中減少了有害物質的使用量。我國一線顯示器品牌華碩，在其MS系列顯示器中所使用的無汞LED背光源，能在保證綠色環(huán)保的基礎上再次加大節(jié)能的比率，可謂是真正的綠色環(huán)保顯示器。使用LCD作為顯示器的設備都需要背光源，筆記本電腦的LCD顯示器也是用SMD封裝的LED做背光源。
其次LED還可以用于和計算機連用的投影機。投影機燈泡是一樣較為昂貴的消耗品，其具有一定的使用壽命，當使用時間長了燈泡就會老化，需要更換。相比傳統(tǒng)投影機，采用LED光源的LED投影機最大的優(yōu)勢就是不需要頻繁更換燈泡，其燈泡壽命在10000-20000小時甚至更長，用戶完全無需擔心投影機燈泡損耗的問題。LED光源衰減慢，1萬小時只衰減5%，科學合理的使用情況下，壽命可達到5萬個小時。整機功率不超過38瓦，相當節(jié)能。傳統(tǒng)投影機一般都200W以上，甚至更高。LED稱為冷光源，光線中不含紅外線和紫外線，畫面無閃爍，潤眼護眼。而且一般投影燈為氣體放電燈，均含有有害環(huán)境及人體的汞，而LED光源不包含汞等。由于LED是冷光源，工作中不會像金屬鹵素燈產(chǎn)生大量熱量，并且減化了原有光源要求的復雜的光路結構，這樣就可以降低對投影機散熱系統(tǒng)的要求，體積就可以做到比原來小得多，并且噪音也小的多了。
再次LED可用于電源的制造，LED電源是向電子設備提供功率的裝置，可以提供計算機中所有部件所需要的電能。高效率的電源可以提高電能的使用效率，在一定程度上可以降低電源的自身功耗和發(fā)熱量。
1.1.3 應用前景
隨著LED芯片制造技術的發(fā)展和封裝技術的提高，LED的發(fā)光亮度還會不斷提高，發(fā)光效率達到200lm也不成問題，其價格也會不斷下降，使用壽命將延長到10萬小時以上。幾年前3G市場的啟動，成為LED在小尺寸背光源市場中增長的動力。同時，中大尺寸背光源市場成為廠商新寵。LED正在從小尺寸LCD背光源向大尺寸LCD背光源應用邁進。
但目前的一個主要問題是，LED背光計算機的成本比CCFL高。隨著LED技術的不斷發(fā)展，以及應用于計算機背光的技術不斷深入，這二者成本不出三五年就會拉平。目前，雖然相對成本高出30%，但LED背光源用起來省電，符合節(jié)能減排的要求。隨著LED背光源計算機的大量應用，成本也會降低。
1.2 超級電容器在計算機行業(yè)產(chǎn)品的綠色化中的應用
1.2.1 功能特性及概況
超級電容器（Supercapacitor）通常為電化學電容，也即它不僅具有電容器的性質，還具有蓄電池的性質。電容器充電時，和蓄電池一樣，電荷以離子的形式存儲，因此單個電容器電壓只有幾伏。超級電容器根據(jù)電化學雙電層理論研制而成，儲能的過程不發(fā)生化學反應，因此這種儲能過程是可逆的，超級電容器可以反復充放電數(shù)十萬次。充電時處于理想極化狀態(tài)的電極表面將吸引周圍電解質溶液中的異性離子使其附于電極表面，形成雙電荷層，構成雙電層電容。和電池相比過充、過放都不對其壽命構成負面影響。超級電容器可焊接，因而不存在像電池接觸不牢固等問題。
1.2.2 應用現(xiàn)狀
超級電容器用作計算機存儲器小型裝置的電源是常見的，而其在計算機行業(yè)產(chǎn)品綠色化中的應用突出表現(xiàn)為間歇性用電的輔助設施。UPS往往是在斷電或電壓瞬時跌落最初的幾秒、幾分鐘起決定作用，蓄電池在這段時間提供電能。由于蓄電池自身的缺點使UPS在運行中需時刻注意蓄電池的狀態(tài)。在數(shù)據(jù)保護的備份系統(tǒng)中，需UPS提供的時間相對很短，而蓄電池的大部分能量沒有被應用，如果選擇低容量的蓄電池則不具備強大的放電能力。從短時期作用角度考慮，超級電容的優(yōu)勢尤為明顯，其輸出電流幾乎沒有延遲地上升到高達數(shù)百安培甚至上千安培，而且可以快速地充電，超級電容在很短的時間內就可以實現(xiàn)能量存儲，所以在下次電源故障時又可以起作用，盡管超級電容器的儲能明顯低于蓄電池，僅能維持很短的時間，但是當儲能釋放時間在1min左右時有無可比擬的優(yōu)勢--具有500000次循環(huán)和十年不需要護理，使UPS真正實現(xiàn)免維護。隨著風能、太陽能等可再生能源發(fā)電的發(fā)展，現(xiàn)代電力系統(tǒng)中將擁有越來越多的間歇性和不穩(wěn)定電源，導致對儲能技術的需求越來越強烈，儲能技術在電力系統(tǒng)中逐漸成為一種必需。太陽能、風能和燃料電池等無污染能源將儲存在超級電容中，不斷提供電能，不需要投資大的發(fā)電站，也不需要復雜的輸送電網(wǎng)，是一種應用再生能源和投資少的節(jié)能措施。
雖然超級電容器的應用形式同電池不同，但在實際應用上卻總被電池取代。美國、日本、俄羅斯等國對超級電容器的應用進行了卓有成效的研究，目前，超級電容器的一些儲能應用已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)化，另一些應用正處于研究或試用階段。
1.2.3 應用前景
超級電容器是計算機行業(yè)產(chǎn)品的綠色化中不可缺少的重要組成部分，起到了無污染，低功耗的環(huán)保效果，超級電容器概括起來以下幾個優(yōu)點：（1）充電速度快；（2）循環(huán)使用壽命長，深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達1～50萬次；（3）能量轉換效率高，過程損失小，大電流能量循環(huán)效率≥90%；（4）功率密度高；（5）產(chǎn)品原材料構成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環(huán)保電源；（6）安全系數(shù)高，長期使用免維護；（7）環(huán)境溫度時，正常使用影響不大。超級電容器正常工作溫度范圍在-35～74；（8）可以任意并聯(lián)使用，增加電容量；若采取均壓后，還可串聯(lián)使用，提高電壓等級。
超級電容器作為產(chǎn)品已趨于成熟，其應用范圍也不斷地拓展，從小容量到較大規(guī)模的電力儲能，從單獨儲能到蓄電池或燃料電池組成的混合儲能，超級電容器都展示出特有的優(yōu)越性。隨著電極材料的改進和電解質的合理選用，超級電容器的功率密度和能量密度逐步提高，其應用前景更為廣闊。
2 結束語
通過對LED、超級電容器在計算機行業(yè)產(chǎn)品綠色化中的應用分析，我們可以看出電子元器件在計算機行業(yè)產(chǎn)品綠色化中得到了有效的應用，如LED背光源、LED投影機、LED電源、超級電容器電源、超級電容器儲能裝置等。通過對這些電子元器件產(chǎn)品的應用，不僅使電子元器件的資源利用率提高，豐富了硬件種類，給人們提供高效的工作、學習環(huán)境，而且在推動有害物質替代與減量化，減少環(huán)境相關性疾病發(fā)生，維護公眾健康等方面發(fā)揮了環(huán)保效益。
因本次論文是建立在以往前人研究的基礎上，所以還需要在以后繼續(xù)這方面的研究，拓寬研究內容，具體為光電器件等電子元器件在計算機行業(yè)產(chǎn)品綠化中的特點和新的發(fā)展方向，利用其特點更好的為計算機行業(yè)產(chǎn)品綠化服務，通過詳細調查與比較，得出更為全面、深入的結論。
參考文獻：
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【關鍵詞】能源消耗；環(huán)境污染；節(jié)能；環(huán)保；新能源
0 前言
汽車在改變著我們的生活，它在帶給我們極大便利的同時也給我們帶來了嚴峻的社會問題，交通事故，能源消耗，環(huán)境污染。汽車的節(jié)能與環(huán)保是目前我們急劇解決的社會問題，汽車尾氣污染已占大氣污染的百分之七十，汽車尾氣排放已成為我們的首要污染源。撰此論文目的之一就是呼吁全社會都能增強節(jié)能環(huán)保意識，保護我們賴以生存的環(huán)境。
資源短缺已成為廣大群眾一個十分關注的問題。如果現(xiàn)在不考慮對策，不增強節(jié)能與環(huán)保意識，未來人類就沒有出路，人類將無法生存。
本文從“燃油汽車節(jié)能與環(huán)保”、“開發(fā)新能源汽車”和“交通資源優(yōu)化配置”三個方面來分析，并將節(jié)能與新能源、汽車使用及保養(yǎng)有機的結合，從多個角度全方位地探索汽車節(jié)能與環(huán)保的影響因素及解決途徑。
1 燃油汽車節(jié)能與環(huán)保
汽車排放的廢氣已經(jīng)使我們的空氣遭到嚴重破壞，汽車尾氣已成肺癌高發(fā)推手，廢氣中的一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物及懸浮微粒，這些有害氣體及有害物質可對人體造成極大危害，呼吸困難、長期肺損傷，最終引發(fā)肺癌。所以我們人人增強節(jié)能與環(huán)保意識勢在必行，目前綠色能源已逐漸成為國際性的汽車發(fā)展方向，同時開發(fā)新能源技術，也是創(chuàng)建我們美好家園的最好途徑。
汽車節(jié)能同時有利于環(huán)保，汽車節(jié)能主要途徑有：車型小型化、輕量化；持續(xù)改進發(fā)動機效率和排放技術；合理使用汽車和改變行駛環(huán)境。
汽車小型化、輕量化節(jié)油：我們所說的汽車小型化、輕量化不是簡單意義上的用輕質材料替代原有材料，而是在滿足汽車使用要求和成本控制的條件下，先進的設計技術與輕量化材料以及先進的制造技術相結合。包括從材料到零部件優(yōu)化設計、先進制造技術、材料回收與再生技術、零部件維修技術等一系列關鍵支撐技術的突破。節(jié)能環(huán)保與汽車排放要求逐漸嚴格。輕量化是降低排放的有效途徑，主要通過小型化、輕量化、緊湊型設計來實現(xiàn)節(jié)油耗降排放。
持續(xù)改進發(fā)動機效率和排放技術：提高燃油發(fā)動機燃燒充分度，提高單位油耗功率和扭矩，可以直接降低能源消耗和尾氣排放。如最近幾年研發(fā)出來的缸內直噴技術，缸內直噴發(fā)動機應用了稀薄燃燒技術，就是說它在正常工作情況下的空燃比要大于理論空燃比，混合氣濃度比普通電噴發(fā)動機更低。混合氣濃度降低了，那么經(jīng)濟性也就隨之提高了，跑同樣的路，應用稀燃技術的發(fā)動機就會更省油。
提高駕駛技術節(jié)油：駕駛員的操作技術水平和駕駛方法也是影響燃油消耗的其中的重要因素。據(jù)有關資料統(tǒng)計在同樣條件下，用同樣的車，駕駛員的操作水平不同，油耗可相差15%～25%。就是同一駕駛員，只要稍加改進自己駕駛不合理的部分，也能見到明顯的節(jié)油效果。因此提高駕駛技術，改進操作方法是最根本的節(jié)油途徑。出行前了解路況，避免車多的路線；盡可能的為愛車減負；切忌急踩油門、急剎車和急加速，高速路上盡量以經(jīng)濟速度運行，切忌低擋高速行車；盡量高擋位行駛，手動變速器的車輛在車速穩(wěn)定后應及時換高擋位；避免長時間怠速。停車等待盡量將引擎熄火而不要讓它一直空轉；使用空調時擋位應適中。高速行駛時不開窗；電噴車不必暖機行車，也不宜大油門起步，引擎低溫運行更廢油。
愛車的保養(yǎng)對節(jié)油也是非常重要的，經(jīng)常檢查胎壓。要讓胎壓保持標準值范圍內。胎壓過低會增加車輛油耗，符合規(guī)定要求的胎壓可以降低油耗3.3個百分點；定期更換機油，注意清洗積炭和濾清器，及時更換火花塞等；要到正規(guī)加油站加油，按照愛車的壓縮比標值選擇合適標號燃油，標號偏高或偏低都會造成氣缸和噴油嘴積碳增加，縮短使用壽命；盡量不要增加車內耗電設備，以免增加發(fā)電機的負荷；磨合期要避免負重、超速以及低速行駛。
2 開發(fā)新能源汽車
燃油汽車節(jié)能技術的重要性凸顯，更主要原因為目前我國石油進口已接近60%的紅線，缺油的壓力非常大。所以除了推廣燃油汽車節(jié)能之外，解決能源短缺問題的根本措施是大力開發(fā)和推廣應用新能源汽車。長期以來，人們一直致力于新能源汽車的研究開發(fā)，并且取得了可觀的進步。
2.1 純電動汽車
未來的汽車將啟用綠色能源，其中電動汽車將被消費者廣泛接受，同時電動汽車將進入實用階段。人們對環(huán)保的強烈呼聲，電動汽車將越來越多地在各大城市取代石油能源汽車成為一種代步工具。有專家認為，對于電動車而言，最大的障礙就是基礎設施建設以及價格影響了產(chǎn)業(yè)化的進程，與混合動力相比，電動車更需要基礎設施的配套，而這不是一家企業(yè)能解決的，需要各企業(yè)聯(lián)合起來與當?shù)卣块T一起建設，才會有大規(guī)模推廣的機會。最終的未來動力，還是要靠電力。電動汽車的零污染、零排放、零噪音等特點，是我們急需的。
特斯拉引發(fā)對電動車的再次關注，但大量普及仍需時間。考慮到純電動汽車推廣城市補貼細則出臺，北京、上海等地拍照政策傾斜，純電動汽車汽車銷量可望迎來小高峰。但考慮到購置成本、產(chǎn)品穩(wěn)定性、充電設施等因素，電動汽車大量普及仍有待時日。
目前福田汽車自主研發(fā)的迷迪電動汽車2008年已在北京各大郊區(qū)運行，其融合了福田汽車歐洲各合作伙伴等最先進技術打造而成，擁有純正的歐洲血統(tǒng)。迷迪電動汽車200公里/單次充電，目前續(xù)航能力還有限，只能跑短途，但我們相信在不久的將來隨著節(jié)能技術的快速發(fā)展，會使電動汽車更成熟。
2.2 混合動力汽車
采用混合動力后可按平均需用的功率來確定內燃機的最大功率，此時處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。需要大功率內燃機功率不足時，由電池來補充；負荷少時，富余的功率可發(fā)電給電池充電，由于內燃機可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣，在繁華市區(qū)，可關停內燃機，由電池單獨驅動，實現(xiàn)“零”排放。有了內燃機可以十分方便地解決耗能大的空調、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。
寶馬i3全球發(fā)售，又在法蘭克福車展推出i8車型。比亞迪近期推出第二代雙模車“秦”，關注度亦較高。沃爾沃即將上市的全新XC90也將推出混動版。未來汽車市場，混動作為一種過渡產(chǎn)品，具有既不受充電樁的限制又可在短途中充分節(jié)能的特點，將更加普及。
2.3 燃氣汽車
又稱為天然氣汽車，主要分為液化石油氣汽車和壓縮天然氣汽車兩種。燃氣汽車主要以天然氣為燃料。它的CO排放量比汽油車減少90%以上，碳氫化合物排放減少70%以上，氮氧化合物排放減少35%以上，是較為實用的低排放汽車。燃氣汽車已在世界和中國得到了推廣應用。福田LNG歐輝客車就已展示了PM2.5排放的領先優(yōu)勢，現(xiàn)在，福田歐輝客車已經(jīng)擁有高壓電器安全技術、充放電保護技術、LNG車用發(fā)動機技術等多項節(jié)能與新能源技術，環(huán)保客車服務于大眾。實現(xiàn)了天然氣汽車關鍵技術的重大突破，以自主創(chuàng)新為基礎的科技支撐為中國天然氣汽車的可持續(xù)發(fā)展提供了強勁的動力。
2.4 醇類汽車
利用醇類燃料做能源驅動的汽車。即甲醇和乙醇，醇類燃料可以與汽油或柴油按一定比例配制而成混合燃料，亦可以直接采用醇類燃料作為發(fā)動機的燃料。與汽油相比，醇類燃料具有較高的輸出效率，油耗較低。由于燃燒充分，有害氣體排放較少，屬于清潔能源。作為醇類燃料的推廣，主要困難是甲醇產(chǎn)量較低，成本稍高；甲醇有毒，公眾不易接受；冷啟動困難，具有較強腐蝕性等。隨著技術的進步，醇類燃料仍將有很大的發(fā)展使用空間。
3 交通資源優(yōu)化配置
目前國內的道路擁堵和車輛不合理使用現(xiàn)狀加劇了能源消耗和環(huán)境污染。為此，國家有關部門也在加緊研究改善交通網(wǎng)絡布局，開發(fā)并推廣交通聯(lián)網(wǎng)指揮和預警等公路信息化的交通調度手段。改善公民出行意識，提高公共交通和綠色出行的比重，也是政府推動的另一個方向。
此外，推廣新能源公交車是最好的突破口，有助地方政府實現(xiàn)節(jié)能減排。公交車主要運行于城市中心區(qū)域、且行車線路固定、車體空間大，適于推廣新能源技術，有利于降低城市中心區(qū)污染。2009年初開始的“十城千輛”電動車示范工程，驅動新能源公交車發(fā)展，此后試點城市進一步擴展至20個。2013年11月公布的首批28個新能源汽車推廣城市或地區(qū)，預計未來2～3年需求規(guī)模接近25萬輛，其中6萬～8萬輛為新能源客車。
未來汽車能源由石油占據(jù)絕對優(yōu)勢的局面將被打破，盡管石油能源汽車在未來三、四十年內仍會保持領先，但由于電動汽車、油電混合動力汽車、燃氣汽車、以及醇類汽車的迅速發(fā)展，石油能源汽車很快將走下坡路。專家預計，到21世紀中葉其下降速度將急劇增快。就整個21世紀而言，呈現(xiàn)在人們面前的將是更多環(huán)保型汽車如電動汽車、油電混合動力汽車、燃氣汽車、醇類汽車、氫氣汽車以及其它多種能源汽車活躍的多級模式，展望未來，汽車工業(yè)從全球意義上來說，將要也必須發(fā)生根本性的變革。人們樂觀地期待著，科學技術的突飛猛進必能使人類克服石化能源耗竭與環(huán)保的問題。
不管未來人類駕馭汽車的方式如何，工業(yè)文明向生態(tài)文明的轉型已愈行愈近，全球汽車工業(yè)也正在不斷地摒棄與自然對抗，采用與自然和諧的發(fā)展模式。而這樣一種和諧，必定根源于能源效益的不斷提升，根源于能源結構的不斷優(yōu)化，根源于技術領域的不斷創(chuàng)新。
今年7月9日我國總理主持召開國務院常務會議，會上決定將自9月1日起免征部分新能源車購置稅，這對于新能源車發(fā)展可謂是一針強心劑。會議決定，自2014年9月1日至2017年底，對獲得許可在中國境內銷售（包括進口）的純電動以及符合條件的插電式（含增程式）混合動力、燃料電池三類新能源汽車，免征車輛購置稅。
國務院辦公廳近日印發(fā)《關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》，部署進一步加快新能源汽車推廣應用，緩解能源和環(huán)境壓力，促進汽車產(chǎn)業(yè)轉型升級。
《意見》明確，要以純電驅動為新能源汽車發(fā)展的主要戰(zhàn)略取向，重點發(fā)展純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池汽車，以市場主導和政府扶持相結合，建立長期穩(wěn)定的新能源汽車發(fā)展政策體系，創(chuàng)造良好發(fā)展環(huán)境，加快培育市場，促進新能源汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。要堅持創(chuàng)新驅動，產(chǎn)學研用結合；堅持政府引導，市場競爭拉動；堅持雙管齊下，公共服務帶動；堅持因地制宜，明確責任主體，確保完成各項目標任務。《意見》對加快新能源汽車推廣應用提出6個方面25條具體政策措施。
北汽E150、比亞迪e6電動車2014年將享受國家新能源汽車補貼。讓更多人選擇綠色出行，為可持續(xù)發(fā)展增添能量。
4 結論
汽車產(chǎn)業(yè)的節(jié)能與環(huán)保是一項投入大回收期長、社會公益性強的工作，單憑汽車企業(yè)自身的力量是難以實現(xiàn)的，需要我們全社會的共同參與，從國情出發(fā)，樹立節(jié)約型消費理念，共同營造消費節(jié)能環(huán)保型汽車的良好氛圍。從我們自身做起乘坐、購買節(jié)能環(huán)保型汽車，新能源汽車還是新生事物，還需要繼續(xù)探索、不斷改進，切實推進汽車產(chǎn)業(yè)的環(huán)保與節(jié)能，讓我們共同為建設資源節(jié)約型，環(huán)保型社會而努力。
【參考文獻】
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巴斯卡拉的輪子
最早的永動機資料記載之一，出自于印度數(shù)學家和天文學家巴斯卡拉在1150年左右的作品中。他設計的永動機是由一個輪子以及輪緣周圍的水銀軸條組成的不平衡機器，其中輪子的重量分布是不平衡的，當輪子轉動后，水銀隨之移動，為輪子持續(xù)轉動提供推動力，如此循環(huán)往復，使輪子持續(xù)運轉著。
可以說，巴斯卡拉的輪狀永動機的影響是非常大的，因為他新奇的想法引起了許多科學家的好奇心。在此后的幾個世紀里，基于他的永動機概念，出現(xiàn)了許多不同版本的輪狀機器。其中不乏一些牛氣的科學家，例如達?芬奇、維拉德等。
而且，有趣的是，巴斯卡拉之所以誕生如此奇思妙想，是因為印度哲學中自我更新和生生不息的哲學理念的影響。可見，哲學與宗教的影響力有多大。
德雷貝爾的永動機
17世紀到19世紀可謂是永動機探索的黃金年代，在那兩百年中，各種奇思異想的的永動機粉墨登場，層出不窮。
1604年，當?shù)吕棕悹柺状握宫F(xiàn)他的機器時，曾廣泛引發(fā)了人們的好奇，其中就包括了英國皇室。這是一個什么樣的機器呢？實際上，這臺機器就是一個造型精美的鐘表，它不需要繞組線圈，能顯示日期和月相，由溫度變化和天氣變化提供能源驅動一個空氣測溫器或氣壓計。
然而，對于這個永動機的能量來源，德雷貝爾僅僅只是提到，這是他利用“空氣的熾烈精神”來維持這個機器的運動的，儼然像一個煉金術士一般（德雷貝爾是那個時代的煉金術士）。因此，沒有人知道德雷貝爾的永動機是如何運動的，其能量又是如何而來的。
在后來給友人的一封信中，德雷貝爾還描述了他設計的更精美的永動機器：一個中央球體被充滿液體的玻璃管包圍的一個器械，球體上鑲嵌著一些金配件和月相刻度盤，周圍還裝飾著神話生物，外觀無比精美。但是，我們不確定的是，這個精美的永動機是否真的存在。
弗魯?shù)碌乃輻U
羅伯特?弗魯?shù)率?7世紀一個身兼科學家和煉金術師雙重職業(yè)的杰出人物。他經(jīng)常有一些奇怪的想法，比如他認為人們之所以會被閃電擊中，那是因為閃電是上帝憤怒的人間化身。
而永動機也正是他奇思妙想的一個經(jīng)典。弗魯?shù)掠?618年提出了一種“水螺旋”的永動機版本，這個“水螺旋”能利用水循環(huán)產(chǎn)生動力，驅動磨石碾磨糧食。當這個永動機設備在1660年由木版雕刻形式呈現(xiàn)在人們眼前時，被廣泛認為是第一個試圖用來產(chǎn)生永久效用動力的設備。其工作原理是這樣的：從頂部水箱中流動以驅動底部左下的大水輪，由該水輪運轉驅動一系列復雜的齒輪和軸，從而帶動底部中央到右上的螺旋水斗，呈現(xiàn)出機器的整體運轉，形成循環(huán)的水動力。
雖然該機器設備并不能實際運行，但是，弗魯?shù)虏⒉恢皇窃噲D用他的機器打破物理定律。實際上，他可能因為試圖尋找方法來幫助農民才會設計這樣的機器。當時，碾磨糧食需要依賴不間斷的動力，那些生活的比較遠的地方的人，由于沒有合適的自來水源，不得不被迫裝載他們的糧食莊稼，將其拖到磨坊，然后運回農場。如果弗魯?shù)碌挠绖訖C能運轉起來，將會使無數(shù)的農民生活得更容易，那貢獻就不言而喻了。
考克斯的時鐘
作為一名著名的倫敦鐘表師，考克斯對時鐘的興趣非常濃厚，而且也希望自己能造出一個能永恒運動的時鐘。1774年，考克斯制造出了他的永恒動力時鐘，這個時鐘類似于其他的機械時鐘，唯一不同的是它不需要繞組線圈。
該時鐘被包裹在玻璃中，其利用地球大氣的壓力變化作為外部能源，使其產(chǎn)生類似繞組運動機制的動力。而內部原動力則是嵌在鐘體內的水銀壓力計，水銀通過上升或下跌來產(chǎn)生動力，且使內部的表輪轉向同一方向，形成一圈一圈循環(huán)運轉的效果。
當時，考克斯表示，這是一個能永恒運動的時鐘，而這個時鐘也確實在不需要再加外力的情況下運行了差不多150年。這是第一個被廣泛接受的永恒運動時鐘的例子，它在運行的100度年中，在歐洲各地相繼展出成為轟動多年的奇跡。但遺憾的是，在19世紀30年代，它還是結束了其運行使命，所以，它只能算是一個制作精妙的時鐘罷了。不過有悲有喜，考克斯在這個時鐘中應用的技術，例如金剛石為軸承運轉，氣壓變化等，應用在了現(xiàn)代手表時鐘上。
卡彭電堆
1870年出生的卡彭是羅馬尼亞的一位工程師和物理學家，他一生致力于研究機械工程、熱動力學以及電化學等學科。1904年到1909年，卡彭在完成博士論文后，研究了高頻電流和電流信號的遠距離傳輸，并研究了先進的燃料電池技術。也正是這段時間的研究工作開啟了他創(chuàng)造傳奇永動機的序幕----卡彭電堆（電池組或燃料電池簡稱電堆）電解液。
1950年，這個電堆的原型組裝完成，它主要由兩個串聯(lián)電堆推動一個小型電流馬達，馬達產(chǎn)生動力后（轉化成機械能），就會推動一片連接開關的葉片，葉片每旋轉半圈，就會觸發(fā)一個開關打開電路，讓電堆充電，然后在第二個旋轉節(jié)點關閉電路，如此反復。葉片的旋轉時間是經(jīng)過計算的，這樣電堆會有一定的時間再次充電，從而實現(xiàn)循環(huán)的電流。
這個發(fā)明完成后，就被羅馬尼亞國家技術博物館收藏，到2010年，這個電堆竟然已經(jīng)連續(xù)工作了60年！而且，當這個電池開放給一些科學家測試的時候，他們發(fā)現(xiàn)，這個電池從發(fā)明之初就始終保持著1伏特的電壓大小，其穩(wěn)定性也讓人大吃一驚。
目前，這個電堆仍然在工作著，但是科學家仍然沒能夠弄清楚這個奇怪的電池是怎么一回事？為什么現(xiàn)在它仍然能運行？也許這個電堆在機械能與電能互相轉化的過程中，能量轉化效率極高，以至于幾乎沒什么損耗，所以連續(xù)工作60年仍比較穩(wěn)定，但總有一天，隨著能量慢慢消耗，這個電堆也會停止運轉。
紐曼的能源機
進入20世紀，隨著科學理論的不斷發(fā)展，科學家從根本上否定了永動機的可能性。1911年，美國專利局了一則聲明，說不再對永恒運動或自由能源設備發(fā)放專利權，因為這種設備在科學上似乎是不可能創(chuàng)造出來的。對一些發(fā)明家而言，這意味著他們的工作被科學認可變得更加困難了。自這之后，人們對永動機探索的狂熱性逐漸降低了，但仍然有人堅持不懈。
1979年，一個叫約瑟夫?紐曼的美國科學愛好者聲稱，他發(fā)明了一個永動的能源機，其輸出的機械動力總是超越輸入的電力，能源機效率超過100%。該機器的核心動力原則主要是：空間中的電磁能量可以通過原子或化學鏈式反應來提取出來，具體來說，就是把一個旋轉的永久磁鐵嵌入由線圈傳導動力的電磁脈沖中，利用線圈的質能轉化成扭矩和動力來使機器不斷運轉。
同年，紐曼試圖為該能源機申請專利，被美國專利局拒絕，紐曼隨后提起上訴，美國國家標準局為他的設備進行測試，已驗證其效用性。讓人失望的是，1986年，該設備的測試結果顯示，其產(chǎn)出的能量并沒有比輸入的能量更多。
不過，作為一個未完成高中學業(yè)的業(yè)余科學愛好者，即使沒有人愿意支持他的研究計劃，紐曼的奇特思路還是值得肯定的。
大衛(wèi)?哈默爾的反引力機器
20世紀中期，隨著外星人熱潮的興起，永動機也跟外星人掛鉤起來了。美國人大衛(wèi)?哈默爾是一個沒有受過正規(guī)教育的木匠，在他自述的“難以置信的真實故事”中告訴人們，他被外星人綁架后，被選為自由能源機器和飛船的看護人，獲得了很多先進的信息，如果人們相信他，他將能改變世界。
雖然大衛(wèi)?哈默爾的說法讓人很是懷疑，但是，哈默爾指出，他的永動引擎使用類似蜘蛛用來在它的蛛網(wǎng)中從一根蛛絲跳到另一根蛛絲的能量（就相當于平移跳動）。這樣的力量能抵消地心引力，并且能讓他建造一個飛行器，將人類與給予他信息的外星人聚集，讓人類與外星人相見。
關鍵詞：船舶節(jié)能混合推進熱能回收系統(tǒng)
中圖分類號： U66 文獻標識碼： A 文章編號：
船舶節(jié)能系統(tǒng)的不斷推進和發(fā)展主要是在提高船舶制造技術，關于熱力系統(tǒng)等方面的技術改進和創(chuàng)新。船舶制造過程中的節(jié)能關鍵還是余熱利用的效果。柴油機產(chǎn)生的熱量和廢氣帶走的熱量等基本上輸出的功率能夠達到上萬千瓦，因此，船舶設計制造中可以借助柴油機熱量，不僅可以用來加熱，同時還可以用于制造淡水，大量的節(jié)省了能源的利用。船舶中的動力透平（渦輪）或是蒸氣渦輪機都能可以利用柴油機廢棄排放熱量進行發(fā)電，以此來提高動力裝置的熱效率。船舶制造設計過程中的節(jié)能裝置和減少污染裝置等的設置是當前考慮的主要因素，也是本文探討和分析的重點。
1、船舶節(jié)能措施
采取船舶節(jié)能措施主要是針對一些老舊船只，提高船舶的最佳航行狀態(tài)和余熱量的利用等。在這方面老舊船的余熱利用量比較大，能夠很好的節(jié)省能源，同時也相應的減少了環(huán)境污染的排放量，挖掘潛力巨大。其中，船舶減速航行，最佳船體縱傾節(jié)能技術，螺旋槳前置導管節(jié)能技術，柴油機余熱利用，氣象導航節(jié)能等的節(jié)能技術方法和措施，是比較典型的。但是最能夠滿足當前社會發(fā)展需要的還是老舊船只的淘汰，船舶制造技術的不斷提高和創(chuàng)新發(fā)展，柴油機余熱利用，帶給了PTO和PIT很大的能源利用。經(jīng)過考察研究，混合動力推進技術是最為合適的節(jié)能技術，也是值得研討的課題。
2、混合動力推進系統(tǒng)裝置
2.1混合推進裝置及主要組成部分的優(yōu)點
混合推進裝置主要由主機、軸帶、動力、廢氣鍋爐、動力透平蒸汽透平，發(fā)電機、主機離合器等組成。如下圖所示：
混合式推進系統(tǒng)裝置的主要優(yōu)點：能夠通過主機的余熱能量的回收，減小主機的推進功率，進而減少能量的消耗，便于投入運行的船舶進行動力裝置的改進，在一定程度上提高了推進裝置的返航能力，降低了柴油機的安裝功率，優(yōu)化了電站管理系統(tǒng)，提高了能源的利用效率，同時也提高了船舶冰區(qū)航行破冰的能力和級別，進一步的減少了環(huán)境污染氣體的排放。其中，主要的優(yōu)勢還是體現(xiàn)在節(jié)能裝置設置的靈活性，便于控制，也給船舶設計保留了更大的空間。
2.2配備余熱回收裝置的柴油機推進效率
以RTA96C柴油機為例，燃油機在柴油機內燃燒產(chǎn)生的能量如下圖所示。，其中是在ISO工況下的100%負荷狀況下產(chǎn)生的能量效果，其一種推進效率可以達到49.3%，另一種推進效率能夠達到55%左右，經(jīng)過整合計算出的效率在推薦你作用喜愛提高了11%左右。
2.3排氣熱量的回收
余熱的利用是提高船舶節(jié)能比較經(jīng)濟的一種手段。減少廢氣能量排放的質量需要在提供柴油機渦輪增壓器的效率和渦輪廢氣動力的利用。主要是通過幾個比較合理的方式滿足船舶節(jié)能效果。如，利用主機缸套水或是掃氣空氣的熱能量給鍋爐水加熱，也可以利用柴油機的熱量排放，將柴油機進行特殊設計或是利用直接吸氣掃氣空氣將排氣的溫度提高。同時也可以利用回收的熱量經(jīng)過加工產(chǎn)生蒸汽，還可以使用比較新型的渦輪增壓器，然后經(jīng)過柴油機的高負荷工況下產(chǎn)生的能力，再經(jīng)過驅動力透平機進行加工和熱化。
以下是排氣熱量的回收示意圖：
排氣熱量的回收示意圖主要利用主機排氣和增壓空氣或是氣缸冷卻的廢氣利用給透平發(fā)電機的制熱裝置和制冷裝置進行利用。其廢氣量的使用比較少，因此剩余的一些廢氣可以供給動力透平，進而提高了增壓器的效率和節(jié)能的效果。
2.4排氣熱能回收系統(tǒng)的工作模式
排氣熱能回收系統(tǒng)的主要工作模式包括三項：電動機，發(fā)電機模式以及主推進和可選模式。其中可選模式主要是應急推進，能夠保證船舶的安全。如果船舶在運行過程中柴油機離合器脫節(jié)，副機就可以給電動機提供電能，保證船舶安全返航。主推進模式主要是在主柴油機的功率不斷減少的情況下，通過熱能回收系統(tǒng)增加螺旋槳的輸出功率。如果熱能回收系統(tǒng)所回收的熱能量多余的情況下就可以傳輸給電動機，如果熱能回收量比較少不夠船舶支配的情況下，就需要借助發(fā)電機給予熱能量的補充。
3、混合動力推進系統(tǒng)裝置應用分析
船舶主機為12RT-flex96C常規(guī)推進系統(tǒng)年度成本如下表：其最低消耗電量為1400KW,最高為4900kw，平均耗電量為3150kw，重量油格為200美元/t。
排氣量回收系統(tǒng)，其主機運行負荷工況為83.6%，副機熱量為5350kw，可回收熱量為6350kw，推進系統(tǒng)的熱量傳遞為950kw，具體如下表：
由上表分析可得：混合推進系統(tǒng)具有降低耗油量，延長副機大修的間隔，靈活運用發(fā)電機電能，軸電動機能夠降低主機的功率。對環(huán)境帶來好處，減低了耗油量，減少了二氧化碳的排放量等優(yōu)點。
總結
上述中主要對物流領域中推進動力系統(tǒng)進行了研究，為了減小能源消耗，提高能源利用率，進一步對混合推進技術進行了分析。水上運輸是終端用能的重要部分，其節(jié)能效果和我國建立資源節(jié)約型社會有著直接的關系。因此，在船舶節(jié)能技術的改進不僅要保證船舶本省能源消耗減少，同時也要全面的考慮社會能源節(jié)約型的建立。近年來，地球上的資源日益枯竭。以石油為燃料的柴油機在船舶動力裝置中占有主導地位，但是要保持永久性就比較困難。隨著科學技術的不斷發(fā)展，一種新型的燃料電池，廣電池將會在船舶動力裝置中實現(xiàn)其高效的實用價值。
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【關鍵詞】阻隔；包裝；環(huán)保；復合
引言
近年來，高阻隔膜材料因阻隔性能優(yōu)異，且成本低廉、使用方便、透明度好、印刷適應性強、機械性能好等優(yōu)點，在市場上廣泛應用于食品、藥品、化學品等產(chǎn)品包裝，電子器件封裝及燃料電池隔膜等領域，并飛速發(fā)展。
優(yōu)異的阻隔性是高阻隔膜材料的重要特性，包含良好的阻氣性、阻濕性、阻油性、保香性等。早期的阻隔膜材料以乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH），聚酰胺（PA），聚偏二氯乙烯（PVDC），聚乙烯醇（PVA）等薄膜為代表。隨著食品飲料、醫(yī)療、化學品等領域產(chǎn)品強勁的需求推動，對包裝阻隔性的要求也越來越嚴格，現(xiàn)已開發(fā)出多種性能優(yōu)異的高阻隔膜材料，包含多層聚合物復合膜，真空蒸鍍復合膜，聚合物/層狀納米復合膜等，本文就各種高阻隔膜材料的阻隔性能、生產(chǎn)技術和應用發(fā)展等進行總結和分享。
1.多層聚合物復合膜
由于各種聚合物在性能方面各有其優(yōu)勢和弱點，單一聚合物膜材料很難滿足眾多產(chǎn)品對多功能性的要求，因此利用多層薄膜復合技術，將兩種及以上的單一聚合物薄膜進行復合形成多層聚合物復合膜，使各種聚合物性能優(yōu)勢互補，不僅能提高膜材料的阻隔性能，還可改善熱封性、耐熱性、機械性能、抗紫外線性能等其他性能。目前研究發(fā)展的多層膜復合技術主要有共擠出復合、涂布復合、自組裝復合等。
1.1共擠出復合膜
共擠出復合膜是利用多臺擠出機對各聚合物進行加熱熔融，通過一個多流道復合機頭共擠出生產(chǎn)的多層復合薄膜。共擠出復合技術主要用于具有相容性的熱塑性聚合物復合，不使用溶劑，環(huán)境污染小，生產(chǎn)工序少，生產(chǎn)成本低，在薄膜生產(chǎn)企業(yè)中得到廣泛應用。
目前共擠出復合膜材料取得新的研究進展，汪若冰等[1]以聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、尼龍6（PA）、乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）四種聚合物作為原料進行熔融共擠，制備五層復合膜材料，其中EVOH和PA6為復合膜的阻隔層，PE為復合膜的熱封層。五層共擠復合膜具備高阻隔性和良好的力學性能，是理想的高阻隔包裝材料。梁曉紅等[2]將EVOH與PE、PA共混改性，制備PE/PA/EVOH/PA強韌性高阻隔復合膜，綜合性能優(yōu)異，具有良好的應用前景。
1.2涂布復合膜
涂布復合膜是將阻隔性聚合物溶解在溶劑中形成涂布液，利用涂布設備將涂布液涂布于基膜表面，干燥熟化后形成的多層復合膜。涂布復合技術可用于難以單獨加工成膜的聚合物，如PVDC， PVA等，工藝簡單，生產(chǎn)成本低，阻隔性能好，但可能有有機溶劑殘留，造成環(huán)境污染。
目前涂布復合膜研究取得了很多新進展，桑利軍等[3]在PP、PE、CPP（流延聚丙烯）、PET（聚酯）薄膜上涂布2-4um PVDC的復合薄膜，其透氣性和透濕性顯著降低，應用于制造藥品復合包裝袋。舒心等[4]以雙向拉伸PP、雙向拉伸PET、雙向拉伸PA或PE等薄膜作為基膜，經(jīng)電暈處理后，將改性丙烯酸酯類聚合物BARILAYER高阻隔涂布液涂布于基膜電暈面，經(jīng)5-6小時的室內40-50℃完全干燥熟化后，在涂層面印刷，再復合一層聚烯烴薄膜，最后得到新型高阻氧性塑料軟包裝薄膜，產(chǎn)品原料易得，價格低廉，阻隔性優(yōu)于PVDC，且不受相對濕度影響，BARILAYER可降解，燃燒僅產(chǎn)生CO2和H2O，具有環(huán)保創(chuàng)新性。
1.3逐層自組裝（Layer-by-Layer）復合膜
逐層自組裝復合膜是特定聚合物、量子點、納米粒子、生物分子等，在互補性相互作用下（靜電相互作用、氫鍵結合，配位鍵和、共價結合等）交替沉積形成的多層復合膜。通過改變沉積周期、PH、溫度、分子量、離子強度等條件，獲得性能優(yōu)異的復合膜材料，廣泛應用于阻燃、抗菌、氣體阻隔等。
當前逐層自組裝復合膜也取得了新的研究進展，F(xiàn)angming Xiang等[5]將聚丙烯酸（PAA）和聚環(huán)氧乙烷（PEO）通過氫鍵結合作用，逐層自組裝制備韌性氣體阻隔復合膜，當調整PH為3時， PAA/PEO雙分子層自組裝20層形成高阻隔復合膜，涂覆于1.58mm厚天然橡膠片上，使得天然橡膠片的氧氣透過率降低89.6%，阻氧性優(yōu)異，且氫鍵結合強度弱于離子鍵合，制得的高阻隔復合膜具有一定韌性，適合高應變應用。Chungyeon Cho等[6]將聚醚酰亞胺PEI，PAA，PEO進行逐層自組裝沉積，通過PEI/PAA離子鍵合作用和PAA/PEO氫鍵結合作用，形成PEI/PAA/PEO/PAA復合膜，當調整PH為3，PEI/PAA/PEO/PAA四分子層自組裝20層形成高阻隔韌性復合膜，涂覆于1mm厚聚氨酯橡膠片，使得聚氨酯橡膠片的氧氣透過率降低93.3%，適用于輪胎等充氣用品的氣體阻隔。
1.4其他復合膜
除上述多層膜復合技術外，研究還采用逐層澆鑄復合、化學接枝復合、共混擠出復合等創(chuàng)新方法，制備阻隔性能優(yōu)異的多層聚合物復合膜。
董同力嘎等[7]采用逐層澆鑄法制備三層可降解左旋聚乳酸PLLA/聚乙烯醇PVA/左旋聚乳酸PLLA復合膜，其中中間層PVA為阻隔層，兩側疏水性的PLLA為保護層。PVA阻隔層顯著提高了PLLA的阻隔性，當PVA含量占復合膜比重20%時，阻氧性較PLLA單膜提高了272倍，同時力學性能也有所提升。PLLA/PVA/PLLA復合膜實際應用性更強，且完全符合環(huán)境友好型復合膜的開發(fā)趨勢。
Yuehan Wu等[8]將殼聚糖CS接枝到氧化纖維素OC基體上，化學接枝過程改變了基體微觀結構，OC/CS復合膜兼具兩種聚合物的性能優(yōu)勢，具有優(yōu)異的阻水阻氧性、抗菌性、高透明性和良好的機械性能，是安全、可生物降解、性能優(yōu)異的包裝材料。
呼和等[9，10]將EVOH與PA6進行共混擠出后制備丙烯酸乙基己酯EHA薄膜，再與PE膜復合，得到EHA/PE復合膜，研究證明，EHA薄膜阻氧性能很高，EHA/PE復合膜的阻水阻氧性能優(yōu)于PA膜、EVOH膜和PA6/PE復合膜，適用于冷藏保鮮包裝。
2.真空蒸鍍復合膜
利用真空鍍膜工藝將金屬（如鋁Al）或者無機氧化物（如氧化硅SiO2，氧化鋁Al2O3，氧化鈦TiO2）蒸鍍在塑料膜表面，制備真空鍍鋁膜或真空蒸鍍陶瓷膜，阻隔性能優(yōu)異、生產(chǎn)效率高、成本低廉、使用方便，廣泛應用于食品包裝，甚至電子產(chǎn)品封裝領域。陶瓷膜透光率高且綠色環(huán)保，是目前高阻隔膜研究熱點。
齊小晶等[11]利用等離子體增強化學氣相沉積法在聚己內酯（PCL）膜基材表面蒸鍍SiOx層，可以提高薄膜的阻隔性能，且不受溫度濕度影響，同時符合開發(fā)環(huán)境友好型材料的需求。
趙子龍等[12]經(jīng)等離子化學氣相沉積法在PLLA薄膜表面上沉積SiOx層，并利用溶液涂布法在SiOx層上涂覆PVA層，制備新型PLLA/SiOx/PVA復合膜，其阻隔性能與PA/PE復合膜相似，柔韌性也得到改善，加上可生物降解的環(huán)保優(yōu)勢，可替代PA/PE復合膜應用于食品包裝領域，前景十分可觀。
朱琳等[13]采用射頻磁控共濺射的方法在PP基底膜表面蒸鍍TiNx/CFy薄膜，TiNx的體積分數(shù)為0.28時，復合薄膜的阻隔性能和柔韌性能最好，解決了傳統(tǒng)陶瓷膜的裂紋問題。
3.聚合物/層狀無機物納米復合膜
聚合物/層狀無機物納米復合膜是將能形成納米尺寸結構微區(qū)的層狀無機填料分散到聚合物中，形成納米復合膜。填料的納米片層結構可以阻擋氣體滲入，提高材料氣密性，顯著改善聚合物的阻透性能。目前層狀納米填料如蒙脫土（MMT）、層狀雙氫氧化物（LDHs）和石墨烯（GNSs）以其獨特結構和優(yōu)異性能，成為備受關注的研究前沿和熱點。
Ray Cook等[14]利用熵增原理制備自組裝高度有序有機/無機納米復合膜，使用噴墨打印機，將0.1-0.2%體積分數(shù)的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）水溶液打印為聚合物膜層，將0.2wt%體積分數(shù)的MMT分散液打印為納米層，聚合物層和納米層通過離子鍵合自組裝為PVP/MMT雙分子膜層，當在PET基體上打印5層PVP/MMT雙分子膜層后，阻氧性能優(yōu)于高阻隔性金屬PET，且具有高透明性，又安全環(huán)保，在食品包裝領域具有廣闊應用前景。
張思維等[15]以氧化解壓多壁碳納米管的方法，制備氧化石墨烯納米帶（GONRs），然后用異氟爾酮二異氰酸酯（IPDI）對GONRs進行化學修飾制得功能氧化石墨烯納米帶（IP-GONRs）。采用溶液成形的方法在涂膜機上制備功能氧化石墨烯納米帶（IP-GONRs）/熱塑性聚氨酯（TPU）復合薄膜。當IP-GONRs含量為3.0wt%，TPU氧氣透過率降低67%，阻隔性能明顯提高，在食品包裝和輕量氣體存儲器領域存在潛在應用。
豆義波等[16]采用簡易抽濾成膜法，制備柔性透明聚乙烯醇（PVA）/水滑石（LDH）復合自支撐薄膜，該復合膜良好的二維有序結構有效抑制了氧氣擴散，提升了薄膜阻氧性能，在阻隔性要求極高的電子器件封裝及原料電池隔膜等領域有較好的前景。
總結
當前，在食品、藥品、化學品產(chǎn)品的強勁市場需求推動下，包裝膜材料持續(xù)快速發(fā)展，產(chǎn)品對膜材料的要求更高，要求開發(fā)高阻隔性、保鮮性、耐熱性、抗菌性等多功能性膜材料，其中高阻隔膜材料發(fā)展迅速。同時隨著資源越來越緊缺和人們環(huán)保意識增強，開發(fā)環(huán)境友好高阻隔膜材料也成為熱點。未來幾年，我們應當繼續(xù)將高阻隔膜材料作為研究開發(fā)重點，縮短與國外高阻隔膜技術差距，滿足日益增長的市場發(fā)展需求。
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關鍵詞：工科學生；物理化學；本科教學
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）45-0197-03
物理化學課程是化學化工類專業(yè)的一門重要學科基礎課程，也是學好后續(xù)專業(yè)課的必要準備。由于物理化學是在前人大量實驗資料的基礎上進行分析、綜合和歸納，從而得到很多的各種定律理論及公式，所以歷來的化學化工類學生都對之望而生畏。盡管物理化學公式多、概念多、模型多，但是很多知識源于物理的原理和實驗，而且經(jīng)常用高等數(shù)學為工具進行推導和演算。總之，該課程理論性強，邏輯思維性強，抽象概念多，因此，如何在課堂上將物理化學講授的生動、形象，激發(fā)工科學生的學習興趣就顯得尤為重要了。興趣是最好的老師，學生有了興趣，教師才能較好的指導。我校涉及工科的化學化工類本科專業(yè)主要有：應用化學、高分子科學與工程、化學工程與工藝、環(huán)境工程等。以下是我們在課堂教學活動中，關于如何激發(fā)學生學習興趣的一些方法。
一、提出問題法
提出問題，引發(fā)學生思考。進行探究式教學是提高學生學習興趣的重要手段。例如講授“Carnot循環(huán)”一節(jié)時，可從Carter小時候觀察奶奶燒開水，看到水在鍋里沸騰將鍋蓋頂起來，受此啟發(fā)，長大后Carter發(fā)明了蒸汽機。一種工作在高溫熱源（鍋爐內水蒸汽）與低溫熱源（空氣）之間，源源不斷地將高溫熱源吸收的熱轉變?yōu)楣Σ⒉糠譄崃總鬟f給低溫熱源，其最大效率是多少（工業(yè)上能提高生產(chǎn)效率）？然后聯(lián)系前面講過的可逆過程特點（系統(tǒng)膨脹對環(huán)境做最大功，壓縮得到最小功），引出Carnot循環(huán)。
又例，講授偏摩爾量時，理想混合物如苯（A）和甲苯（B），沒有體積效應，即Vmix=nAV*mA+nBV*mB，而真實混合物如水（A）和乙醇（B），具有體積效應，即Vmix≠nAV*mA+nBV*mB，為什么呢？這是由于兩種分子（A和B）的結構和分子之間范德華相互作用力不同造成的。
二、例舉一些與講授知識緊密相關的自然現(xiàn)象或工業(yè)上的應用
實踐是認識的來源。認識是主體對客體的能動性反應，這種反應只有在實踐中，在主體和客體的相互作用中才能完成實踐是認識發(fā)展的動力。認識產(chǎn)生于實踐的需要，實踐為認識的發(fā)展提供日益完備的認識工具，鍛煉和提高人的認識能力。例如，講授“Henry”一節(jié)前，舉例啤酒、碳酸飲料開瓶后，大量氣泡從瓶口溢出，問學生為什么？講授“Raoult”一節(jié)前，舉例為什么海水在低于0℃結冰？“表面物理化學”一章涉及許多自然現(xiàn)象或應用，例如，講授“表面張力”一節(jié)前，可舉例為什么水滴自動形成球形？可從以下兩個角度進行解釋，若形成不規(guī)則形狀，則各處的曲率不同，附加壓力不同，不穩(wěn)定；形成球形表面積最小，則表面吉布斯自由能最小。講授“附加壓力及Kelvin公式”一節(jié)前，可舉例如下：人工降雨；干旱的稻田土壤龜裂，在縫隙里比較濕潤；香菇干在梅雨季節(jié)若沒有密封包裝，則容易受潮；等等。Kelvin公式可以解釋兩種重要的現(xiàn)象：（1）毛細凝聚現(xiàn)象：在多孔固體表面，水蒸汽被吸附時，在細孔道內彎曲液面上的蒸汽壓比平液面上小，容易發(fā)生凝聚。例如，干香菇在梅雨季節(jié)很容易受潮；多孔性結構的物質如活性碳、硅膠等常作為干燥劑；泥土中孔道和縫隙常常保持潮濕狀態(tài)；等等。（2）亞穩(wěn)狀態(tài)的存在：例如過飽和溶液、過熱液體、過冷液體、過飽和蒸汽等亞穩(wěn)現(xiàn)象。亞穩(wěn)狀態(tài)在熱力學上不穩(wěn)定，在動力學上卻能保持暫時穩(wěn)定的狀態(tài)。講授“固體表面吸附”一節(jié)前，可舉例活性炭用于蔗糖汁脫色制白沙糖。
三、例舉一些與講授知識緊密相關的物理化學實驗
實驗是一種實踐，它是感性的，而理論是理性的。從感性上升到理論是邏輯必然，是認識更加深入的過程。理論指導實踐，反過來實踐或應用推動理論的發(fā)展。從生動、鮮活的實踐提煉上升到理論是認識的飛躍。例如，講授“熱化學―等壓熱效應與等容熱效應”一節(jié)前，講述氧彈量熱器測量物質燃燒熱―等容熱效應，如何換算為等壓熱效應？從Gay-Lussac-Joule實驗講授理想氣體熱力學能變和焓變，從Joule-Thomson實驗講授實際氣體的熱力學能變和焓變及其節(jié)流膨脹的應用，從鉍―鎘相圖的步冷曲線測量實驗講述簡單的低共融二元相圖等。
四、類比法
類比推理是一種重要的思維手段，類比教學法對于引發(fā)學生的學習動機、幫助學生理解抽象的事物和概念、發(fā)展學生的求異性思維以及培養(yǎng)學生學習的主動性具有重要意義。類比教學法在課堂教學中被廣泛運用，形式多樣，但是類比教學的運用也有一定的局限性，類比的運用要適度，不能盲目依賴。例如，講授“電解質溶液的電導”一節(jié)時，將離子導體與金屬導體進行相應的對比講述，讓學生對這兩種導體的特點、影響導體電阻的因素等有明確的認識。再比如，可以提問學生，電化學反應其實也是一種氧化還原反應，那么，這種氧化還原反應與普通的氧化還原反應有何區(qū)別？引導學生經(jīng)過思考后加深對電極反應的認識。
五、講述科學家的生平故事，特別是他們的科學精神
講述科學家的生平故事，可激勵學生以他們?yōu)榘駱樱屡士茖W高峰。涉及的物理化學家主要有：Carnot、Joule、Clausius、Gibbs、Helmholtz、Claperon、Faraday、Nernst、Arrhenius等。比如在講Ag|AgCl電極時，可以講周公度先生的一個親身經(jīng)歷。周先生早年在北大做實驗助理教師時制備Ag|AgCl電極，第一次制備時發(fā)現(xiàn)電極上有一個黑點，他一開始認為可能是實驗操作問題，然后重新做，結果第二次還有，這時，他認為這可能不是實驗操作的問題，而是有相關實驗現(xiàn)象產(chǎn)生。于是，周先生對電極上的黑點進行了詳細的結構分析，結果發(fā)現(xiàn)了一個文獻中還沒有報道過的晶體結構，并將研究結果發(fā)表在國際相關主流學術期刊上，該研究成果奠定了其在國內結構化學領域的領軍地位。經(jīng)過這一事例可以教育學生要善于發(fā)現(xiàn)問題，并勇于解決問題。這一點不僅可以教書，而且還可以育人。
六、學生課堂練習法
講授氣體混合物中各組分的化學勢――理想氣體及其混合物的化學勢時，先讓學生做以下例題。
計算1.0 mol理想氣體在等溫下從標準壓力P變化到任意壓力P化學勢的變化。
標準態(tài)：在T、P的純理想氣體。以上就是化學勢表示式。
七、介紹科技前沿法
教師在教學過程中應當結合現(xiàn)代科學技術的新發(fā)展，把一些與課程有聯(lián)系的最新科技進展穿插在理論的講授中，學生通常對這部分比較感興趣，既拓展了學生的科學視野，也提高了學生的學習興趣。例如教授“化學電源”一節(jié)，除了介紹教材上列舉的蓄電池（如鉛酸、金屬氫化物―鎳電池等）和燃料電池，還補充介紹了目前廣泛使用的鋰離子電池。隨著全球礦物能源的日益減少和環(huán)境問題的日益突出，對于新能源的利用和研發(fā)越來越重要，因此特別介紹了鋰離子動力電池和超級電容器作為替代轎車傳統(tǒng)發(fā)動機的能源動力，可達到減少環(huán)境污染和減少對石油的依賴。
八、提問學生法
對于比較容易和簡單的講授內容，可采用此法。一方面可提出下面講課的內容，另一方面可檢查學生的預習情況。例如講授“Hess定律”一節(jié)時，可以提問學生：Hess定律的內容是什么？Hess定律在什么條件下成立？等問題。
此外，還有先講結論法、歸納法、演繹法等。總之，要根據(jù)授課內容來選擇合適的激發(fā)學生學習興趣的方法。讓學生感到物理化學重要（是其他化學基礎課程的理論基礎）、有用（工農業(yè)生產(chǎn)應用，解析自然現(xiàn)象等）、形象而不抽象，達到學生自覺和主動學習的目的，從而促進學生掌握物理化學知識。
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