“二氧化碳”化身为电

    长期以来，无论是火电煤炭燃烧还是核电核裂变反应等，它们产生的巨大能量都无法直接变为电能，最终都绕不开“烧开水”。强大的热量会将水烧开蒸发为水蒸气，推动蒸汽轮机转动，然后发出电来。而超临界二氧化碳循环发电系统内，流动的不再是水和水蒸气，而是处于特殊状态的二氧化碳——超临界二氧化碳。

    什么是超临界状态？就是部分物质随着温度和压力的变化，会相应地呈现出固态、液态、气态三种状态。当把处于气态、液态平衡的物质升温升压时，热膨胀引起液体密度减小，压力升高使气液两态的界面消失而呈现非气非液的状态，这一点就称为临界点。如果环境温度和压力高于一种物质的临界点，这时就进入了超临界状态，流体就是超临界流体。

    不过，它虽然不是气体、液体，却具有气体、液体的特性，黏度低、密度大，有良好的流动、传质、传热和溶解性能。超临界二氧化碳的临界温度和压力约为31.10℃和7.39兆帕，约相当于73.9个大气压，远远低于水的临界点，比超临界水的获得容易得多，加上能作为超临界流体的化合物性质稳定、无毒、不易燃易爆、价廉而得到广泛发展，这也使它成为超临界发电的最佳媒介物质。

    同传统用水做媒介的发电机组相比，超临界二氧化碳循环发电机组有着绝对的优势：在600℃温度下发电效率高3%~5%；在同等装机容量情况下体积小，重量也轻得多；碳排放量可减少10%，能减轻有害气体对环境的危害；能在任何负荷下快速启动，深度参与调峰，有利于促进风电、光伏发电等新能源消纳利用；由于二氧化碳的惰性腐蚀性很低，机组的金属部件更加耐用，显著提高工作的连续性和稳定可靠性，同时大大减少检修和部件更换，还让发电系统的设计更加灵活。

    超临界二氧化碳发电在很多领域具有良好的应用前景，主要可用于核能、舰船动力、太阳能光热、工业废热利用等方面，并开始取代发电厂的蒸汽涡轮机。

    （《科普时报》3.1 李耕拓）