一、资源与能源科学技术

1、资源科学技术

自然资源是人类生存的物质基础。在漫长的古代社会，人们开荒种地，放牧牛羊，在辛勤的劳作中推动着文明的进程。大自然的宝藏对他们来说几乎是无穷无尽的。工业革命之后，随着人口爆炸式的增长以及人们物质生活水平的大大提高。各种自然资源也以前所未有的速度急剧地被消耗。为了人类社会的长远发展，科学地认识资源，积极开发新的资源，合理利用和管理资源，成为摆在人们面前的紧迫任务。

解决资源问题的办法有两种：第一种是开发利用新资源，不断用新资源代替已耗竭和将耗竭的资源；另一种就是发展节约资源的新技术，提高资源的单位产出比。

1)开拓新资源技术

空间技术的发展大大促进了各国对空间资源的开发和争夺，而目前对空间通讯资源的争夺尤为激烈。与光缆通讯比较，卫星通讯不仅成本低，质量好，而且没有因地震、战争而遭受破坏之虞。用光缆将信息传入家庭需2000美元的成本，而用卫星只需700美元。使用卫星科学可以节约大量的原材料，而且技术经济可行性好。

太阳能虽然不能算是新资源，但作为燃料的替代品之一，近几年来备受关注。对太阳能的使用主要有三种方式：光——热转换、光——电转换和光——化学转换。它们最终都是把光能转换成其他形式的能供人利用，但中介有所不同。光能转换技术的日益成熟和多晶硅太阳能电池的出现，使太阳能的开发利用更上一层楼。自然界亿万年进化的结晶——成千上万的物种，也是人类可利用的一大宝库。人类经常作为重要资源加以利用的生物不过500种，而90％的食物源于其中的约20种．，足见人类对生物资源的开发程度是何等的初步。要解决即将增加的数十亿人口的生存问题，人类必须挖掘生物资源的潜能。

2)节约资源新技术

我国水资源分布极不均衡，但总的来说是缺水国家，发展节水型生态技术是缓解水资源不足的根本出路。研究表明，利用管道灌溉一般可节水30％，喷灌可节水30％～50％，而采用技术含量较高的滴灌技术节水可达80％。滴灌技术需要先制定作物的生长周期表，确定各处生长时段内水的消耗量，利用计算机严格控制每天24小时内应灌溉几次，每次的灌溉量是多少。灌溉时，以滴水的形式滴入作物根部附近的土壤，既保证了植物的吸收，又最大限度地节约了用水量，对我国缺水的北方来说，该技术有极大的推广潜力。

在能源的节约方面，人们也想出了各种各样的办法来提高能源的使用效率。电子电热膜技术就是其中的佼佼者。目前，电热膜技术的适用功率为100～2000瓦，可以广泛用于电热杯、电‘暖气、电淋浴喷头等，寿命在2000小时以上。

2、能源科学技术

能源是人类社会活动的物质基础。人类社会得以发展，离不开优质能源的出现，离不开先进能源技术的使用。

人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。在相当长的一段时间，人类只限于对风力、水力、畜力、木材等天然能源的直接利用。尤其是木材，在世界能源消费结构中长期占居首位。

蒸汽机的出现，加速了18世纪开始的产业革命，促进了煤炭的大规模开采。到19世纪下半叶，出现了第一次能源转换，即煤炭取代木材等成为主要能源。19世纪70年代，电力代替蒸汽机，电气工业迅速发展，世界能源消费结构中煤炭的比重逐渐下降。1956年石油首次取代煤炭在世界能源消费结构中占居首位，世界进入了“石油时代”。

能源矿产利用新技术的发展，主要集中于洁净燃煤技术和高效发电技术。

煤、油、气三种能源矿产中，天然气的利用最洁净，而煤的污染显著高于油和气。烯煤的主要污染是二氧化硫和烟尘。消除污染的洁净燃煤技术主要有两类技术：一类是对常规燃煤技术的改进；一类是通过煤的气化或液化来减少烟尘。在第一类技术中，洁净煤过程分为燃烧前、燃烧中、燃烧后三个阶段。

在第二类技术中，常规煤被转化为另一种燃料形式，即气体或液体燃料燃烧。其中，煤气化是把经过适当处理的煤送入反应器，在一定的温度和压力下通过气化剂，以一定的流动方式转为气体。气化技术可将各类煤转化成各种气体产品，包括城市民用和工业用燃料气、发电燃料气、化工原料气等。

核能，又称原子能，是原子核结构发生变化时放出的能量。在实用上指重元素的原子核发生分裂反应(又称裂变)时和轻元素的原子核发生聚合反应(又称聚变)时所放出的巨大能量。它们分别被称为裂变能和聚变能。

核能有许多优点。

其一是耗费低。核电站的基本建设投资一般是同等火电站的一倍，不过，它的核燃料费用却比煤便宜得多，运行维修费用也比火电站少。

其二是污染少。核电站由于设置了层层屏障，基本上不排放污染环境的物质，就是放射性污染也比煤电站少得多。

其三是安全性强。从第一座核电站建成以来，全世界投入运行的核电站达400多座，30多年来基本上是安全正常的。

太阳能热利用，是太阳辐射能量通过各种集热部件转变成热能后被直接利用，它可分为低温(100～300℃)：工业用热、制冷、空调、烹调等；高温(300℃以上)：热发电、材料高温处理等。太阳能热利用技术的关键是太阳能集热器的制造。太阳能集热器可以用空气或液体(水或防冻液)为传热介质，其吸热方式可以是直接吸收太阳辐射，也可以是太阳辐射会聚后集中照射。减少集热器热损失，可以采用抽真空或其他透光隔热材料。

光化学，是研究光和物质相互作用引起的化学反应的一个化学分支。光化学电池是利用光照射半导体和电解液界面，发生化学反应，在电解溶液内形成电流，并使水和电流直接产生氢的电池。

生物质能，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在物质内部，的能量煤、石油、天然气等能源矿产也是由生物质能转变而来的。生物质能通常包括木材、农业弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物和动物粪便等。目前发展的生物质能术有：

(1)热化学转换技术。该技术可将固体生物质转换成可燃气体、焦油、木炭等优良能源产品。主要方式有两种：一是通过在气化炉内加热固体生物质，同时通入空气、氧气或水蒸气，产生出口位较高的可燃气体：二是通过高温加热生物质，使其分子破裂而产生可燃气体(一氧化碳、氢和甲烷等的混合物)、液体(焦炭)、及固体(木炭)等。

(2)生物化学转换技术。该技术是指通过微生物发酵使生物质生成酒精、沼气等能源产品。

(3)生物质压块细密成型技术。该技术是指将粉碎烘干的生物质加入成型挤压机，在一定温度和压力下，形成较高密度的固体燃料。

(4)化学转换技术。该技术是通过适当选择的酶改变生物质的结构，将生物质降解为油等。