冰雪的作用有哪些

2021-03-18颜士州

生命与灾害 2021年1期

颜士州

近百年来，世界工业化进程不断加速，石油、天然气、煤炭的耗用量与日俱增。然而，地球上这些能源的储量毕竟有限，总有一天会枯竭。为此，科学家们正千方百计寻找新的能源。

冰做燃料

大千世界，无奇不有。2017年5月18日，我国在南海1 266米深的海底的海床中试采可燃冰获得成功，使我国可燃冰开采技术领跑世界。可燃冰是一种环保新能源，它是一种奇特的冰块，可以像煤块一样直接燃烧。冰能燃烧？这真令人不可思议！有道是水火不相容，水乃灭火之物，更何况是冰！然而，科学家经过取样分析，发现了其中的奥秘：原来这种冰是由一种天然气——甲烷的水溶液凝结而成的。当温度很低时，它的形态跟普通冰一模一样；但当温度升高时，它开始融化，内部的甲烷气体便大量逸出，同时体积也增大一百多倍。因为甲烷是一种燃烧性能很好的气体燃料，所以这种冰能燃烧。

可燃冰在蕴藏天然气的冻土地带最容易生成。气候变冷、地层温度降低时，地层中的水便和天然气凝固在一起，形成可燃冰。另外，在大洋深处，长年累月沉积于海底的各种海洋生物尸骸会腐败分解，不断产生甲烷气体；而海底的压力很高(水深每增加10米，水压就增加1个大气压)，甲烷气体不易上浮，因此，在海底沉积层的孔隙里，很容易生成冰晶状的甲烷水合物。经过数百万年漫长岁月，海底有可能形成数千米长、百米厚的冰矿矿床。

据科学家估计，地球上可燃冰矿的蕴藏量十分惊人，可能是煤、石油和天然气的总量的3倍。例如，在美国和加拿大的沿海海域，冰矿藏量就达数百亿立方米，可供开采数百年。在黑海、里海、鄂霍次克海等海域也相继发现了可燃冰矿。如果能将地球上所有冰矿都开采出来，人类就无须再为石油煤炭资源日趋匮乏而忧心忡忡，世界能源危机也许将不复存在了。科学家正在积极探索行之有效的开采技术，使它早日登上能源舞台，为人类造福。

冰雪制冷

很久以前，古人就已懂得用冰雪来制冷。每年冬季，他们凿取江湖河川的冰块，贮藏于地下冰窖里，保存到翌年夏季备用。早在战国时代，秦国就建造过专供皇室消暑用的冰宫，宫里设置许多巨大的空心铜柱，柱内放入从冰窖取来的冰块，使宫内变得凉爽宜人。在南宋京城临安(今杭州)，每逢盛夏酷暑，皇宫中便抬进数十只巨大的金盆，盆中堆满冰块，于是，尽管宫外赤日炎炎似火烧，宫里依然凉气习习如深秋。

跟空调相比，冰雪制冷能节省许多电。因此，在空调迅速普及的今天，冰雪制冷重新受到科学家青睐。不久前，美国普林斯顿大学的科学家将5 000吨冬雪保存到夏天，利用它释放的“冷能”为一座大楼降温；日本的一个农业试验场则在粮食蔬菜库房周围堆起厚厚的积雪，使室温保持在0℃左右，数月后，贮存的谷物、蔬菜完好如初。

冰雪发电

在人类科学技术发展史上，大胆的设想往往能推动科技进步，并最终变成累累硕果。面对日益严重的能源危机，科学家还“异想天开”地提出利用冰雪发电的设想。

日本秋田大学的科学家别出心裁地提出一种利用积雪发电的方案，而且已做了一系列试验，取得初步成功。这种积雪发电装置在结构上跟电冰箱有点相似，但体积要庞大得多。在白雪皑皑的山上安装冷凝器，在山脚下设置蒸发器，两者用两根长管子连接起来，并抽出管内空气，注入制冷剂氟利昂。然后，将附近工厂的余热废水引到蒸发器四周。因为氟利昂很“怕热”，即使在0℃以下的低温环境，它也会不煮自沸，所以液态氟利昂在蒸发器里急剧沸腾汽化，强大的气流沿着管道往上冲，把设在管道中部的汽轮发电机冲击得“呼呼”飞转，霎时间，电力就输送出来了。氟利昂气体则继续向上，进入山上的冷凝器，被周围温度极低的积雪冷却，凝结成液体，再沿另一根管道返回地面蒸发器。如此周而复始，不断循环，就可源源不断地发电了。

科学家还打算利用这种装置的工作原理，在北冰洋建造“冰洋发电站”。极地世界气温低达零下几十摄氏度，由于冰层覆盖在洋面上，犹如一条厚厚的“棉被”，使“被子”底下的海水温度始终保持在-l℃～3℃范围内，人们将蒸发器安装在冰层下面“温暖”的海水里，将冷凝器设置在冰面上，就能发电了。