冰雪有大用

颜士州

冰能燃烧

大千世界，无奇不有。2017年5月18日，我国在南海1266米海底以下的海床中试采可燃冰获得成功，使得我国的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，像煤块一样能直接燃烧。真令人不可思议！然而，科学家们经过取样分析，发现了其中奥秘：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挥发出来，同时体积也会增大一百多倍。大家知道，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。因为气候变冷、地层温度降低时，其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，不断释放甲烷气体;而海底的压力很大，甲烷气体不易上浮，便在海底沉积层的孔隙里生成冰晶状的甲烷水合物。

据科学家估算，地球上可燃冰矿的蕴藏量十分惊人，可能是煤、石油和天然气总量的3倍。例如，在美国和加拿大的沿海海域，可燃冰矿藏量就达数百亿立方米，可供开采数百年。如果能将地球上所有可燃冰矿都开采出来，世界能源危机将会大大缓解。

冰雪制冷

很久以前，古人就已懂得用冰雪来制冷。每年冬季，他们凿取江河湖泊的冰块，贮藏于地下冰窖里，保存到来年夏季备用。早在战国时代，秦国就建造过专供王室成员消暑用的冰宫，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。在南宋都城临安（今杭州），每逢盛夏酷暑来临，皇宫中便抬进数十只巨大的金盆，盆中堆满冰块。这样一来，尽管宫外赤日炎炎似火烧，宫里却是凉气习习如深秋。

在空调普及的今天，冰雪制冷重新受到科学家的青睐。不久前，美国普林斯顿大学的科学家们将5000 吨冬雪保存到夏天，利用它释放的“冷能”为一座大楼提供制冷;日本科学家也打算在炎热的夏季，将融化的雪水通过管道输送到大楼的每个房间，以降低室温;日本的一个农业试验场则在谷物和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，贮存的谷物和蔬菜依然新鲜。

更有意思的是，有人提出将南极的大冰山运到那些终年骄阳似火、酷暑難耐的热带城市里。一座巨大的冰山可降低整座城市的气温，使全城居民都能免受酷热之苦。据估计，一座大冰山全部消融大约需要3 年时间。因此，这种设想也有一定现实意义。只不过，将冰山从南极搬运出来却不是一件轻而易举的事情，还有许多难题有待人们去攻克。

冰雪发电

日本秋田大学的科学家们别出心裁，提出一种利用积雪发电的方案，并已做了一系列试验，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，再用两根长管子将它们连接起来，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向上冲，把设在管道中部的汽轮发电机冲击得“呼呼”直转，这样，电力就产生了。发过电的氟利昂气体继续向上，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，电力也就源源不断了。

科学家们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，但由于覆盖在洋面上的冰层犹如一条厚厚的棉被，它底下的海水温度始终保持在-1℃～ 3℃范围内，人们将发电装置的蒸发器安装在冰层下面“温暖”的海水里，而将冷凝器设置在冰面上，汽轮发电机就能发电了。

冰雪发电虽然已取得初步成功，但离实用化尚有很长的距离，已建成的发电装置功率和容量都很小;再说，采用氟利昂也非良策。这些都有待进一步改进。