不同能量转换方式的效率
能量转换方式 能量效率
内燃机及外燃机 10%~50%
燃气涡轮发动机 最大可到40%
燃气涡轮发动机加上蒸汽涡轮发动机(复合循环) 最大可到60%
水力发动机 最大可到90%
风力发动机 最大可到59%(理论上限)
太阳能电池
6%~40%
(和使用技术有关,一般的效率约15%,理论上限为85%~90%)
枪械 ~30%(300英寸的子弹)[03英寸≈762毫米]
燃料电池 最大可到85%
水的电解 50%~70%(理论上限为80%~94%)
光合作用 可达6%
肌肉 14%~27%
电动机
功率小于10瓦的小电动机:30%~60%;
功率在10瓦到200瓦之间的电动机:50%~90% ;
功率超过200瓦的电动机:99%以上。
家用冰箱 低阶系统约为20%,高阶系统约为40~50%
电灯泡 5%~10%
发光二极管 最大可到35%
萤光灯 28%
钠灯 405%
金属卤化物灯 24%
开关电源 实务应用可以到95%
电热水器 90%~95%
电热器 约95% [1]
能量转换率,这个概念是1942年由林德曼提出,他认为从一个营养级到另一个营养级的能量转换率为10%,生产效率顺营养级逐级递减,即每通过一个营养级,能量减少90%。如果这个数值比例失调,就意味着生态系统中生物之间的数量平衡遭到破坏。但这里说的是能量形式的变化,比如太阳能通过光合作用转为生物能,或者从生物能转为电能,确实遵守了这个概念。但是绝对不适用于人类食物在人体内能量的转化,千万别相信随便吃没事,因为只有10%的食物被吸收!人类的消化系统真的是效率极高的化工厂。你吃下去的好东西,基本都可以被身体吸收,除了维持生命必须的能量消耗,以及呼吸和身体排出的热量,多余的能量都会转成可爱的肉肉储存起来。
有氧呼吸的能量转换效率大约是4045%1mol的葡萄糖彻底氧化分解共释放能量2870KJ,其中可使1161KJ的能量储存在ATP(38mol)中即1mol的葡萄糖有氧呼吸能使38mol的ADP转换为ATP
能量转化是有效率的限制的,如果人类能够将能量转化效率提升一倍,那么意味着现有的能源在现有的消耗速度之下,利用时间将延长一倍,这个是一个质的突破。但是人类如何突破这个瓶颈却成了大问题。
就拿人们日常生活中见到的汽车来说,汽车的核心动力,那就是汽油机汽油机的转化效率相对是比较低的,它只有35%~40%的转化效率,甚至少部分35%,那有什么意义呢?那就是说现有汽车百公里油耗是10升的话,如果这个燃烧效率能够翻倍的话,未来人们同样的动力,同样的汽车,百公里油耗可能只需要5升动力,没有受到任何影响。柴油机的转化效率相对高一点,但也不会高太多,也就平均高5%左右。
如何突破这个瓶颈成了人们所关心的大问题,但是能量转化的效率没有那么容易突破的,人们必须开发出一种更有效的方式,避免在转换的过程中产生更大的热量损失。比如说汽油机柴油机在运转的时候它都会导致温度升高,需要有水箱冷却液才能保证它正常运转,就是因为它转化的时候有太多的热损失了。所以下一步人们应该是想着怎么把这个热损失真正利用起来,算是一种二次利用间接性的提高能源利用的效率。
其他的比如说水力发电火力发电这种发电的方式,它的效率取决于能量利用的程度。大自然的能量是很多很多的,比如说海浪的力量,风的力量,太阳能的力量里面,所蕴含的能量都不少,但是人们能够利用的是很少的一部分。所以我们肯定会去研究如何提升能源利用效率,但这是个任重道远的工作,短期内很难有一个特别大的成果出现。
燃料电池电动汽车的电池能量转换效率可以从两个方面考虑:
1 燃料电池系统的效率:燃料电池系统将氢气和氧气在电化学反应中转化为电能,同时释放出水。燃料电池系统的效率通常可以达到50%~60%左右。
2 电动汽车的驱动效率:将燃料电池系统输出的电能转化为机械能来驱动车辆,需要通过电机和变速器等部件来完成。电机的效率通常在80%~90%之间,变速器的效率也在90%以上。因此,燃料电池电动汽车的电池能量转换效率通常可以达到40%~50%左右。
这里的效率数据仅供参考,实际效率会受到多种因素的影响,如燃料电池的类型和性能、车辆的质量和空气阻力等。
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