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此前 ， 我国科学家不通过植物的光合作用 ， 而是把二氧化碳通过一系列的化学反应 ， 合成出淀粉 。 这一次 ， 我国科学家在二氧化碳应用方面又有了重大突破！二氧化碳还能被用来发电 ， 我国第一座大型二氧化碳循环发电机组成功投运 。
在地球大气中 ， 二氧化碳的含量位列第五 ， 占比约为0.0413% 。 由于人类活动导致大气中的二氧化碳浓度快速升高 ， 加剧了温室效应 ， 如果能充分利用二氧化碳 ， 无疑是一件重大利好的事情 。
但话又说回来 ， 二氧化碳基本上都被视为一种废气 ， 它们究竟是如何被用于发电的呢？二氧化碳发电的未来前景有多广阔呢？由此能否解决全球变暖的问题呢？
目前 ， 我国电力的主要来源是火力发电 ， 其占比约为70% 。 无论是火电的煤炭燃烧 ， 还是核电的核裂变反应 ， 这些过程产生的巨大能量都无法直接转变为电能 ， 最终都绕不开“烧开水” 。
火力或核能产生的能量被用于加热水 ， 形成高温高压的水蒸气 。 这些水蒸气就像水电站的水能一样推动蒸汽轮机转动 ， 然后再带动发电机转动 ， 从而产生电能 。 完成这一过程后 ， 水蒸气会进入冷凝器中冷却为液态水 ， 然后再次进入循环发电过程 。 这种循环被称为朗肯循环 ， 水是工质 。
水经过加热变成蒸汽 ， 然后膨胀做功 ， 消耗了有能用 ， 熵增加 。 因此 ， 需要把水从气态冷却为液态 ， 让其熵值变小 ， 再经过加热 ， 使其获得有用能 ， 才能再次膨胀做功 ， 推动发电机发电 。 这个过程的热效率并不高 。
而我国华能西安热工院自主建成的二氧化碳循环发电机组 ， 发电循环过程中的工质是二氧化碳 。 但这种二氧化碳比较特别 ， 处于超临界状态 ， 它们展示出的优异性能 ， 让这种新型的动力循环变得非常有前景 。 那么 ， 超临界状态的二氧化碳究竟有什么特别之处呢？
在常温常压下 ， 二氧化碳是一种气态 。 如果保持压力不变 ， 给二氧化碳降温到一定程度 ， 它们将会转变为液态 。 如果保持温度不变 ， 给二氧化碳加压到一定程度 ， 它们也会转变为液态 。
通过控制二氧化碳的温度和压力 ， 使这两个参数同时达到某一临界值 ， 二氧化碳将会处于一种特殊的超临界状态 ， 既不是液态 ， 也不是气态 ， 但又同时具有液态和气态时的性质 。
具体而言 ， 当温度为31 ℃ ， 气压为72.8个地表大气压之时 ， 二氧化碳就会变成超临界流体 。 此时 ， 二氧化碳可以像液体那样流动 ， 但又能像气体一样能被压缩 ， 放到容器中也能像气体一样膨胀充满整个容器 。
在华能西安热工院自主研发的二氧化碳循环发电机组中 ， 收集到的二氧化碳温度最高被加热到600 ℃ ， 压力最高被加压到197个大气压 。 在这种条件下 ， 用超临界二氧化碳作为工质 ， 来推动汽轮机带动发电机发电 。
与水相比 ， 用超临界二氧化碳作为工质来发电可以提高发电效率3%至5% 。 二氧化碳机组的体积也要小得多 ， 相同的装机容量 ， 体积只有传统蒸汽机组的4% 。 此外 ， 这种新技术还能让火力发电厂有效减少二氧化碳排放量达10% ， 这无疑有助于节能减碳 ， 放缓全球变暖的步伐 。
【二氧化碳还能发电？我国发电技术取得重大突破，不用“烧开水”！】此次 ， 二氧化碳循环发电机组在满负荷下成功试运行72小时后 ， 正式投运 ， 机组发电功率为5 MW ， 该机组容量目前在全世界同类型中位列第一 ， 这让我们在这项前沿技术研究处于世界领先水平 。
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