篇一：新能源材料的研究進展
摘 要: 新能源是降低碳排放、優化能源結構、實現可持續發展的重要途徑, 新能源材料是引導和支撐新能源發展的重要基礎, 新能源系統中得到了大量應用。概要介紹了目前在新能源發展過程中發揮重要作用的核用鋯合金、鎳氫動力電池關鍵材料及氫質高容量儲氫材料等新能源材料的現狀及存在問題。
關鍵詞: 新能源; 氫能; 新能源材料
新能源材料是指支撐新能源發展的、具有能量儲存和轉換功能的功能材料或結構功能一體化材料。新能源材料對新能源的發展發揮了重要作用, 一些新能源材料的發明催生了新能源系統的誕生, 一些新能源材料的應用提高了新能源系統的效率, 新能源材料的使用直接影響着新能源系統的投資與運行成本。本文主要介紹核用鋯合金、鋰離子電池關鍵材料、鎳氫動力電池關鍵材料及氫能燃料電池關鍵材料等新能源材料的現狀及存在問題。
輕質高容量儲氫材料
目前得到實際應用的儲氫材料主要有AB5型稀土系儲氫合金、鈦系AB型合金和AB2 型Laves相合金, 但這些儲氫材料的儲氫質量分數低於212%。近期美國能源部將2015年儲氫系統的儲氫質量分數的目標調整爲515% , 目前尚無一種儲氫方式能夠滿足這一要求, 因此必須大力發展新型高容量儲氫材料。目前的研究熱點主要集中在高容量金屬氫化物儲氫材料、配位氫化物儲氫材料、氨基化合物儲氫材料和MOFs等方面的研究。
在金屬氫化物儲氫材料方面, 北京有色金屬研究總院近期研製出Ti32 Cr46 V22 Ce014合金, 其室溫最大儲氫質量分數可達3165% , 在70 ℃和011 MPa條件下有效放氫質量分數達到215%[ 35 ] 。目前研究報道的鈦釩系固溶體儲氫合金, 大多以純V爲原料, 合金成本偏高, 大規模應用受到限制, 因此, 高性能低釩固溶體合金和以釩鐵爲原料的鈦釩鐵系固溶體儲氫合金的研究日益受到重視。
1997年, Bogdanovic等人發現當以Ti(OBun) 4 爲催化劑時, NaAlH4 在中溫條件( 100～200 ℃)下可實現可逆吸放氫, 其理論儲氫質量分數可達516% , 從而掀起了配位氫化物儲氫材料的研究熱潮。近10年來, 各國學者爲提高配位氫化物儲氫材料的儲氫性能開展了大 量研究, 目前, 添加催化劑的Na2Al2H系氫化物儲氫材料在150 ℃下的有效儲放氫質量分數已達415%。但仍存在以下問題: ①製備條件苛刻、工藝複雜、成本高, 需探索新的低成本合成製備方法; ②吸放氫熱力學性能差, 需探索新的配位氫化物以改善其放氫熱力學性能, 需研發新的催化劑與催化技術, 以提高其催化效率; ③催化機理尚不清晰, 還需進一步深入研究材料在吸放氫過程中的動態結構變化、催化原子的佔位及其材料的界面特性等, 準確揭示材料的催化吸放氫機理。
2002年, 陳萍等首次報道了在250 ℃條件下金屬氨基物L i2N2H的可逆吸放氫質量分數高達615% , 引起了同行研究者對於新型金屬氮氫化物儲氫材料的極大關注, 但這一材料的吸放氫平臺壓力偏低, 放氫溫度較高。當採用電負性較高的Mg部分替代L i後, 材料的吸放氫溫度顯著降低, 200 ℃時其儲氫質量分數約爲510%。隨後對於類似的amide2hydride 體系, 如L iNH2- CaH2 , Mg (NH2 ) 2 - NaH, Mg (NH2 ) 2 - CaH2 , Ca(NH2 ) 2 - L iH, 和Mg (NH2 ) 2 - MgH2 等進行了大量研究。最近, 陳萍等又在高容量氨基硼烷化合物儲氫材料的研究中取得了新進展, 他們將鹼金屬氫化物引入NH3BH3 中, 合成的鹼金屬氨基硼烷化合物, 在90 ℃條件下放氫質量分數高達1019% , 但其可控放氫性能還有待提高。
核用鋯合金
核反應堆中, 目前普遍使用鋯合金作爲堆芯結構部件和燃料元件包殼材料。Zr - 2, Zr - 4和Zr - 215Nb是水堆用3種最成熟的鋯合金, Zr - 2 用作沸水堆包殼材料, Zr - 4用作壓水堆、重水堆和石墨水冷堆的包殼材料, Zr - 215Nb用作重水堆和石墨水冷堆的壓力管材料, 其中Zr - 4合金應用最爲普遍, 該合金已有30 多年的使用歷史。爲提高性能, 一些國家開展了改善Zr - 4合金的耐腐蝕性能以及開發新鋯合金的研究工作。通過將Sn含量取下限, Fe, Cr含量取上限, 並採取適當的熱處理工藝改善微觀組織結構, 得到了改進型Zr - 4 包殼合金, 其堆內腐蝕性能得到了改善。但是,長期使用證明, 改進型Zr - 4 合金仍然不能滿足50GWd / tU以上高燃耗的要求。針對這一情況, 美國、法國和俄羅斯等國家開發了新型Zr2Nb系合金, 與傳統Zr2Sn合金相比, Zr2Nb系合金具有抗吸氫能力強, 耐腐蝕性能、高溫性能及加工性能好等特性, 能滿足60GWd / tU甚至更高燃耗的要求, 並可延長換料週期。這些新型鋯合金已在新一代壓水堆電站中獲得廣泛應用, 如法國採用M5合金製成燃料棒, 經在反應堆內輻照後表明, 其性能大大優於Zr - 4合金, 法國法瑪通公司的AFA3G燃料組件已採用M5合金作爲包殼材料。
隨着我國核電的快速發展, 鋯合金加工材的需求量將大幅度增長。目前, 我國現有核電站每年僅更換核燃料組件就需鋯合金管材100 多噸。到2020 年, 按核能發電總容量70 ×106 kW 計, 僅考慮新建反應堆首爐裝料, 其鋯合金加工材一次性投入量將達2 000 t, 同時考慮堆內核燃料組件的每年更換, 鋯合金加工材用量將穩定在1 000 t/a左右。製備技術。國核寶鈦鋯業股份公司以核電鋯合金加工材國產化爲目標, 從國外引進了全套鋯合金管材生產裝備, 使我國生產鋯合金加工材的裝備水平達到了20世紀90年代國際先進水平。上海高泰稀
貴金屬股份有限公司也建立了一條鋯管材生產線。通過對引進設備的消化、吸收及再創新, 2條生產線已形成年產615 ×105 m成品鋯管的生產能力。
隨着我國核電的快速發展, 鋯合金加工材的需求量將大幅度增長。目前, 我國現有核電站每年僅更換核燃料組件就需鋯合金管材100 多噸。到2020 年, 按核能發電總容量70 ×106 kW 計, 僅考慮新建反應堆首爐裝料, 其鋯合金加工材一次性投入量將達2 000 t, 同時考慮堆內核燃料組件的每年更換, 鋯合金加工材用量將穩定在1 000 t/a左右。
我國是世界上少數幾個掌握鋯合金加工材生產技術的國家之一, 自主研製的Zr - 4合金已成功應用於秦山核電站一期工程。但目前我國核級鋯合金加工材生產還沒有形成完整的工業體系, 與國外先進水平相比仍存在較大差距, 具體表現在: ①尚未突破生產核級海綿鋯的關鍵工藝流程, 核級海綿鋯的生產處於停滯狀態, 國產核級海綿鋯的供應不足影響了鋯材生產。雖然我國將引進美國華昌公司鋯鉿分離技術, 但這一技術仍存在着嚴重的環境污染隱患; ②新鋯合金的開發和使用滯後於核電站的應用需求, 對於鋯鈮系合金, 我國仍處於研究中試階段, 缺乏堆內的考覈試驗數據; ③目前鋯管生產工藝流程中仍存在着一些嚴重影響質量、壽命和安全性的問題。
固體氧化物燃料電池
傳統的固體氧化物燃料電池( SOFC)通常在800 ～1 000 ℃的高溫條件下工作, 由此帶來材料選擇困難、製造成本高等問題。如果將SOFC的工作溫度降至600～800 ℃, 便可採用廉價的不鏽鋼作爲電池堆的連接材料, 降低電池其他部件(BOP)對材料的'要求, 同時可以簡化電池堆設計, 降低電池密封難度, 減緩電池組件材料間的互相反應, 抑制電極材料結構變化, 從而提高SOFC系統的壽命, 降低SOFC系統的成本。工作溫度進一步降至400 ～600 ℃時, 有望實現SOFC的快速啓動和關閉, 這爲SOFC進軍燃料電池汽車、軍用潛艇及便攜式移動電源等領域打開了大門。
實現SOFC的中低溫運行有兩條主要途徑: ①繼續採用傳統的YSZ電解質材料, 將其製成薄膜, 減小電解質厚度, 以減小離子傳導距離, 使燃料電池在較低的溫度下獲得較高的功率輸出; ②開發新型的中低溫固體電解質材料及與之相匹配的電極材料和連接板材料。YSZ電解質過度
薄膜化不利於電池的放大和規模化製作, 因此YSZ並不適用於低溫SOFC ( 600 ℃以下)的電解質。目前在低溫SOFC中應用較多的電解質材料是摻雜氧化鈰(DCO) (包括SDC, GDC, YDC)和Sc摻雜的氧化鋯( SSZ)。採用廉價的陶瓷工藝, 可以製備出約10μm厚的緻密DCO薄膜, 該薄膜500 ℃時的面電阻爲011Ω·cm2 左右。與此同時, 還開發出一些與DCO相匹配的高性能電極材料(特別是陰極) , 通過優化電極結構(特別是陽極基體) ,使得電池性能有了一定的提高。
在SOFC中碳氫燃料可通過內重整得到H2 和CO,隨後H2 和CO在陽極上分別氧化爲H2O和CO2 , 同時產生電能和高溫熱能。內重整可以提高效率, 簡化系統, 降低成本, 但直接內重整易在Ni陽極上產生碳沉積, 導致電池活性快速下降。因此, 陽極必須具有長期
的抗積碳能力。陰極材料的歐姆損失約佔整個中溫SOFC系統歐姆損失的65%。若進一步降低SOFC的運行溫度, 將引起陰極的極化過電位和界面電阻的進一步增大。因此, 研製與中溫電解質材料相匹配的新型陰極材料是開發中溫SOFC的前提和基礎[ 46 ] 。有些陰極材料在CO2 氣氛中的化學穩定性較差, 應研究開發能穩定工作的抗CO2 陰極材料。
鎳氫動力電池關鍵材料
鎳氫電池是我國具有較強資源優勢的高科技產品,在國際市場具有較強的競爭優勢。2005年, 我國出口鎳氫電池9 ×108 只, 超過日本成爲鎳氫電池的第一生產大國, 確立了我國作爲世界鎳氫電池生產基地的戰略地位。鎳氫動力電池已進入成熟期, 在商業化、規模化應用的混合動力汽車中得到了實際驗證, 全球已經批量生產的混合動力汽車大多采用鎳氫動力電池。目前技術較爲領先的是日Panasonic EV Energy公司,其開發的電池品種主要爲615 Ah電池, 形狀有圓柱型和方型兩種形式, 電池比能量爲45 Wh /kg, 比功率達到1 300W /kg。採用鎳氫動力電池的Prius混合動力轎車在全球銷售約120萬輛, 並已經受了11 年左右商業
運行考覈。隨着Prius混合動力轎車需求增大, 原有的鎳氫動力電池的產量已不能滿足市場需求, Panaso2nicEV Energy公司正在福島縣新建一條可滿足106臺/a電動汽車用鎳氫動力電池的生產線, 計劃3 年後達產。
目前鎳氫電池所採用的正極材料均爲β球型Ni(OH) 2 , 鎳氫動力電池正極材料的研發重點是改善高溫條件下高倍率充放電效率及其可靠性, 主要方法爲調整材料組分, 摻雜稀土氧化物及其進行顆粒表面修飾等。此外, 還開展了材料的低維化研究以提高材料的震實密度及質子的擴散速率, 通過金屬置換、嵌入式雙氫氧化物和C /Ni (OH) 2 複合正極材料的研究以增加電極反應電子轉移數, 提高材料比容量等。
低鉑與非鉑質子交換膜燃料電池催化劑
催化劑是質子交換膜燃料電池的關鍵材料之一, 對於燃料電池的效率、壽命和成本均有較大影響。在目前技術水平下, 燃料電池中Pt的使用量爲1～115 g/kW, 當燃料電池汽車達到106 輛的規模(總功率4 ×107 kW)時, Pt的用量將超過40 t, 而世界Pt族金屬總儲量僅56 000 t, 且主要集中於南非( 77% ) 、俄羅斯( 13% )和北美(6% )等地, 我國本土
的鉑族金屬礦產資源非常貧乏, 總保有儲量僅310 t。鉑金屬的稀缺與高價已成爲燃料電池大規模商業化應用的瓶頸之一。如何降低貴金屬鉑催化劑的用量, 開發非鉑催化劑, 提高其催化性能, 成爲當前質子交換膜燃料電池催化劑的研究重點。
“十五”以來, 我國在質子交換膜燃料電池的研發方面投入較大, 但重點集中於燃料電池發動機系統集成, 目前研發電池所用的催化劑、質子交換膜和碳紙等關鍵材料仍主要依賴進口。近年來, 在國家各類計劃的支持下, 燃料電池催化劑的研究取得了一定進步。常規的Pt/C, PtRu /C催化劑的製備技術取得了一些突破,但尚未形成了穩定的批量供應能力, 同時在抗中毒催化劑、低鉑催化劑、非鉑催化劑以及催化劑的回收和再生技術等方面的研究工作尚需加強。
結語
開發新能源是降低碳排放、優化能源結構、實現人類社會可持續發展的重要途徑。在新能源的發展過程中, 新能源材料起到了不可替代的重要作用, 引導和支撐了新能源的發展。核能材料是發展核能的重要基礎。儲能材料是發展節能的清潔交通和新型儲能器件的重要支撐。新能源材料是推動氫能燃料電池快速發展的重要保障。提高能效, 降低成本, 節約資源,環境友好, 將成爲新能源發展的永恆主題, 新能源材料將在其中發揮越來越重要的作用。如何針對新能源發展的重大需求, 解決相關新能源材料的材料科學基礎研究和重要工程技術問題, 將成爲材料工作者的重要研究課題。
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篇二：新能源材料的發展
能源是經濟和社會發展的重要物質基礎。自工業革命以來全球煤炭、石油、天然氣等化石能源資源消耗迅速，生態環境不斷惡化，特別是溫室氣體排放導致日益嚴峻的全球氣候變化，人類社會的可持續發展受到嚴重威脅。可再生能源包括水能、生物質能、風能、太陽能、地熱能和海洋能等，資源潛力大，環境污染低，可永續利用，是有利於人與自然和諧發展的重要能源。上世紀70年代以來，可持續發展思想逐步成爲國際社會共識，可再生能源開發利用受到世界各國高度重視，各國將開發利用可再生能源作爲能源戰略的重要組成部分，提出了明確的可再生能源發展目標，制定了鼓勵可再生能源發展的法律和政策，可再生能源得到迅速發展。 在新技術基礎上，系統地開發利用的可再生能源。如核能、太陽能、風能、生物質能、地熱能、海洋能、氫能等。新能源新材料是在環保理念推出之後引發的對不可再生資源節約利用的一種新的科技理念，新能源新材料是指新近發展的或正在研發的、性能超羣的一些材料，具有比傳統材料更爲優異的性能，能源材料主要有太陽能電池材料、儲氫材料、固體氧化物電池材料等。
一、新能源新材料發展方向
（一）、超導材料
有些材料當溫度下降至某一臨界溫度時，其電阻完全消失，這種現象稱爲超導電性，具有這種現象的材料稱爲超導材料。超導體的另外一個特徵是：當電阻消失時，磁感應線將不能通過超導體，這種現象稱爲抗磁性。一般金屬（例如：銅）的電阻率隨溫度的下降而逐漸減小，當溫度接近於0K時，其電阻達到某一值。而1919年荷蘭科學家昂內斯用液氦冷卻水銀，當溫度下降到4.2K（即-269℃）時，發現水銀的電阻完全消失， 超導電性和抗磁性是超導體的兩個重要特性。使超導體電阻爲零的溫度稱爲臨界溫度（TC）。超導材料研究的難題是突破“溫度障礙”，即尋找高溫超導材料。以NbTi、Nb3Sn爲代表的實用超導材料已實現了商品化，在覈磁共振人體成像（NMRI）、超導磁體及大型加速器磁體等多個領域獲得了應用；SQUID作爲超導體弱電應用的典範已在微弱電磁信號測量方面起到了重要作用，其靈敏度是其它任何非超導的裝置無法達到的。但是，由於常規低溫超導體的臨界溫度太低，必須在昂貴複雜的液氦(4.2K)系統中使用，因而嚴重地限制了低溫超導應用的發展。高溫氧化物超導體的出現，突破了溫度壁壘，把超導應用溫度從液氦（ 4.2K）提高到液氮（77K）溫區。同液氦相比，液氮是一種非常經濟的冷媒，並且具有較高的熱容量，給工程應用帶來了極大的方便。另外，高溫超導體都具有相當高的磁性能，能夠用來產生20T以上的強磁場。 超導材料最誘人的應用是發電、輸電和儲能。利用超導材料製作超導發電機的線圈磁體制成的超導發電機，可以將發電機的磁場強度提高到5~6萬高斯，而且幾乎
沒有能量損失，與常規發電機相比，超導發電機的單機容量提高5~10倍，發電效率提高50%；超導輸電線和超導變壓器可以把電力幾乎無損耗地輸送給用戶，據統計，目前的銅或鋁導線輸電，約有15%的電能損耗在輸電線上，在中國每年的電力損失達1000多億度，若改爲超導輸電，節省的電能相當於新建數十個大型發電廠；超導磁懸浮列車的工作原理是利用超導材料的抗磁性，將超導材料置於永久磁體（或磁場）的上方，由於超導的抗磁性，磁體的磁力線不能穿過超導體，磁體（或磁場）和超導體之間會產生排斥力，使超導體懸浮在上方。利用這種磁懸浮效應可以製作高速超導磁懸浮列車，如已運行的日本新幹線列車，上海浦東國際機場的高速列車等；用於超導計算機，高速計算機要求在集成電路芯片上的元件和連接線密集排列，但密集排列的電路在工作時會產生大量的熱量，若利用電阻接近於零的超導材料製作連接線或超微發熱的超導器件，則不存在散熱問題，可使計算機的速度大大提高。
（二）、能源材料
能源材料主要有太陽能電池材料、儲氫材料、固體氧化物電池材料等。 太陽能電池材料是新能源材料，IBM公司研製的多層複合太陽能電池，轉換率高達40%。 氫是無污染、高效的理想能源，氫的利用關鍵是氫的儲存與運輸，美國能源部在全部氫能研究經費中，大約有50%用於儲氫技術。氫對一般材料會產生腐蝕，造成氫脆及其滲漏，在運輸中也易爆炸，儲氫材料的儲氫方式是能與氫結合形成氫化物，當需要時加熱放氫，放完後又可以繼續充氫的材料。目前的儲氫材料多爲金屬化合物。如LaNi5H、Ti1.2Mn1.6H3等。 固體氧化物燃料電池的研究十分活躍，關鍵是電池材料，如固體電解質薄膜和電池陰極材料，還有質子交換膜型燃料電池用的有機質子交換膜等。
（三）、智能材料
智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之後的第四代材料，是現代高技術新材料發展的重要方向之一。國外在智能材料的研發方面取得很多技術突破，如英國宇航公司的導線傳感器，用於測試飛機蒙皮上的應變與溫度情況；英國開發出一種快速反應形狀記憶合金，壽命期具有百萬次循環，且輸出功率高，以它作制動器時、反應時間僅爲10分鐘；形狀記憶合金還已成功在應用於衛星天線等、醫學等領域。 另外，還有壓電材料、磁致伸縮材料、導電高分子材料、電流變液和磁流變液等智能材料驅動組件材料等功能材料。（四）、磁性材料
磁性材料可分爲軟磁材料和硬磁材料二類。
1.軟磁材料
軟磁材料是指那些易於磁化並可反覆磁化的材料，但當磁場去除後，磁性即隨之消失。這類材料的特性標誌是：磁導率（μ=B/H）高，即在磁場中很容易被磁化，並很快達到高的磁化強度；但當磁場消失時，其剩磁很小。這種材料在電子技術中廣泛應用於高頻技術。如磁芯、磁頭、存儲器磁芯；在強電技術中可用於製作變壓器、開關繼電器等。目前常用的軟磁體有鐵硅合金、鐵鎳合金、非晶金屬。 Fe-(3%~4%)Si的鐵硅合金是最常用的軟磁材料，常用作低頻變壓器、
電動機及發電機的鐵芯；鐵鎳合金的性能比鐵硅合金好，典型代表材料爲坡莫合金（Permalloy），其成分爲79%Ni-21%Fe，坡莫合金具有高的磁導率（磁導率μ爲鐵硅合金的10~20倍）、低的損耗；並且在弱磁場中具有高的磁導率和低的矯頑力，廣泛用於電訊工業、電子計算機和控制系統方面，是重要的電子材料；非晶金屬（金屬玻璃）與一般金屬的不同點是其結構爲非晶體。它們是由Fe、Co、Ni及半金屬元素B、Si 所組成，其生產工藝要點是採用極快的速度使金屬液冷卻，使固態金屬獲得原子無規則排列的非晶體結構。非晶金屬具有非常優良的磁性能，它們已用於低能耗的變壓器、磁性傳感器、記錄磁頭等。另外，有的非晶金屬具有優良的耐蝕性，有的非晶金屬具有強度高、韌性好的特點。
2．永磁材料（硬磁材料）
永磁材料經磁化後，去除外磁場仍保留磁性，其性能特點是具有高的剩磁、高的矯頑力。利用此特性可製造永久磁鐵，可把它作爲磁源。如常見的指南針、儀表、微電機、電動機、錄音機、電話及醫療等方面。永磁材料包括鐵氧體和金屬永磁材料兩類。 鐵氧體的用量大、應用廣泛、價格低，但磁性能一般，用於一般要求的永磁體。 金屬永磁材料中，最早使用的是高碳鋼，但磁性能較差。高性能永磁材料的品種有鋁鎳鈷（Al-Ni-Co）和鐵鉻鈷（Fe-Cr-Co）；稀土永磁，如較早的稀土鈷（Re-Co）合金（主要品種有利用粉末冶金技術製成的SmCo5和Sm2Co17），以及現在廣泛採用的鈮鐵硼（Nb-Fe-B）稀土永磁，鈮鐵硼磁體不僅性能優，而且不含稀缺元素鈷，所以很快成爲目前高性能永磁材料的代表，已用於高性能揚聲器、電子水錶、核磁共振儀、微電機、汽車啓動電機等。
（五）、納米材料
納米本是一個尺度，納米科學技術是一個融科學前沿的高技術於一體的完整體系，它的基本涵義是在納米尺寸範圍內認識和改造自然，通過直接操作和安排原子、分子創新物質。納米科技主要包括：納米體系物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學、納米力學七個方面。 納米材料是納米科技領域中最富活力、研究內涵十分豐富的科學分支。用納米來命名材料是20世紀80年代，納米材料是指由納米顆粒構成的固體材料，其中納米顆粒的尺寸最多不超過100納米。納米材料的製備與合成技術是當前主要的研究方向，雖然在樣品的合成上取得了一些進展，但至今仍不能製備出大量的塊狀樣品，因此研究納米材料的製備對其應用起着至關重要的作用。
二、未來的幾種新能源新材料
1．波能：即海洋波浪能。這是一種取之不盡，用之不竭的無污染可再生能源。據推測，地球上海洋波浪蘊藏的電能高達9×104TW。近年來，在各國的新能源開發計劃中，波能的利用已佔有一席之地。儘管波能發電成本較高，需要進一步完善，但目前的進展已表明了這種新能源潛在的商業價值。日本的一座海洋波能發電廠已運行8年，電廠的發電成本雖高於其它發電方式，但對於邊遠島嶼來說，
可節省電力傳輸等投資費用。目前，美、英、印度等國家已建成幾十座波能發電站，且均運行良好。
2.可燃冰：這是一種甲烷與水結合在一起的固體化合物，它的外型與冰相似，故稱“可燃冰”。可燃冰在低溫高壓下呈穩定狀態，冰融化所釋放的可燃氣體相當於原來固體化合物體積的100倍。據測算，可燃冰的蘊藏量比地球上的煤、石油和天然氣的總和還多。
3.煤層氣：煤在形成過程中由於溫度及壓力增加，在產生變質作用的同時也釋放出可燃性氣體。從泥炭到褐煤，每噸煤產生68m3氣；從泥炭到肥煤，每噸煤產生130m3氣；從泥炭到無煙煤每噸煤產生400m3氣。科學家估計，地球上煤層氣可達2000Tm3。
4.微生物：世界上有不少國家盛產甘蔗、甜菜、木薯等，利用微生物發酵，可製成酒精，酒精具有燃燒完全、效率高、無污染等特點，用其稀釋汽油可得到“乙醇汽油”，而且製作酒精的原料豐富，成本低廉。據報道，巴西已改裝“乙醇汽油”或酒精爲燃料的汽車達幾十萬輛，減輕了大氣污染。此外，利用微生物可製取氫氣，以開闢能源的新途徑。
5.第四代核能源：當今，世界科學家已研製出利用正反物質的核聚變，來製造出無任何污染的新型核能源。正反物質的原子在相遇的瞬間，灰飛煙滅，此時，會產生高當量的衝擊波以及光輻射能。這種強大的光輻射能可轉化爲熱能，如果能夠控制正反物質的核反應強度，來作爲人類的新型能源，那將是人類能源史上的一場偉大的能源革命。
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