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摘要：（1）簡短回顧跟光液技術相關的歷史、及相關技術發(fā)展歷程。
（2）與光液相關的技術歷史，從發(fā)展的動力、過程及目前的結果分析接下來光液技術會往哪個方向發(fā)展。
（3）根據(jù)分析設計出一個具有使用價值的，最小光液系統(tǒng)。并分析該系統(tǒng)的性能
關鍵詞：太陽能；歷史；光液；發(fā)電；光液。
引言
前事不忘后事之師，這個思想在技術發(fā)展上尤為重要。
光液的技術歸結于太陽能的利用，太陽能的利用始于人類學會鉆木取火，第一次主觀能動地利用了太陽能。目前人類除了核能、地熱這兩類能源外的所有能源利用方式，都是在利用太陽能。明白這樣一個道理。那就以光液技術有沒有可能會成為利用太陽能的主要形式為辯題。
1 太陽能利用形式
1．1 太陽能利用的形式及開始時間
1．1．1 火、聚光、風
火的使用是使用了燃料里存儲的太陽能，原始人類從自然天火的利用得到了好處。進而學會了主動獲得和保留火源。這一時代可能早于石器時代。智人及人類文明，也可以使用是否主動獲得火作為評判標準。在智人或人類文明出現(xiàn)后的百萬年里，智人或人類文明進步非常緩慢。直到數(shù)千年前，人類有了文字記載。人類利用太陽能的最佳方式仍然是火。
遠在8000多年前，埃及尼羅河流域就出現(xiàn)了以蘆草為船體加上簡陋的帆制成的帆船，這可以說是現(xiàn)代帆船之祖。最早的帆船競技記載是公元前1世紀古羅馬詩人維吉爾在敘事詩《伊尼特》中詳細地描述了特洛伊到意大利的一次帆船競賽活動，并描述了比賽結束后優(yōu)勝者和參加者的獲獎情況。
帆船的出現(xiàn)是太陽能里的革命性標志，讓人類走得更遠。直到哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸，風能仍是人類旅行的第一大動力源。
最晚于公元前700年，古埃及人與美索不達米亞人便開始磨制與使用透鏡，這是太陽能利用的又一次質的飛躍。
1．1．2 煤炭、水力水電
人類何時開始使用煤炭無法追溯，但大規(guī)模使用煤炭是在工業(yè)革命開始后，人類使用大量的煤炭。煤炭發(fā)電可追溯到蒸汽機出現(xiàn)后的規(guī)模發(fā)電。在1831年8月29日，法拉第使機械力轉變?yōu)殡娏?。兩個月后，試制了能產生穩(wěn)恒電流的第一臺真正的發(fā)電機。標志著人類從蒸汽時代進入了電氣時代。煤電不久也隨之產生了。
人類何時開始水力利用也無法追溯。東漢桓譚（公元前23年—公元56年）在《桓子新論》中最早用文字記載了人類對水力的應用：“宓羲之制杵臼，萬民以濟，及后人加巧因延力，借身重以踐碓，而利十倍杵臼。又復設機關，用驢嬴牛馬及役水而舂，其利乃且百倍。”
而水電的歷史可追溯到1878年，世界上第一個水力發(fā)電項目點亮了英格蘭諾森伯蘭鄉(xiāng)村小屋的一盞燈。
煤炭和水力，直到今天仍然是人類利用太陽能的主要形式。而這個歷史不到300年。
1．1．3 石油天然氣、光熱光伏
從3000多年前周代算起，《易經》中有“上火下澤”、“澤中有火”等。這是人類發(fā)現(xiàn)并利用天然氣使用的最早記載。石油天然氣的規(guī)模利用始于十九世紀末、二十世紀初有了飛速的發(fā)展。甚至可以這樣說第一、二次世界大戰(zhàn)是由石油天然氣引起的。如果只是使用煤炭、水力。人類沒有辦法投入這么多的戰(zhàn)爭資源。
公元50年，羅馬人開始在窗戶上安裝玻璃，通過我們今天所謂的溫室效應把熱能更多更長久地留在室內，既用于供暖，也用于產出水果和蔬菜。這是人類早期利用光熱的記載。
1839年法國科學家E．Becquerel發(fā)現(xiàn)液體的光生伏特效應，開啟了人類太陽能利用的量子時代。
隨著頁巖氣的經濟競爭力增加、中國帶動太陽能光伏產業(yè)的發(fā)展?？梢灶A計2030年后，天然氣、光伏發(fā)電。會是太陽能利用的有效方式。
2 太陽能利用的決定因素
太陽能的利用歷史漫長而又緩慢，幾乎是每個利用方式的轉變或出現(xiàn)都伴隨了人類文明及人本身的改變。這一現(xiàn)象用歷史的辯證思維來看，人類的未來也繼續(xù)延續(xù)這規(guī)律。那么天然氣、光伏就會是人類太陽能利用的最終形式了嗎？
下面從效率、能量密度、使用場景和經濟價值角度來討論。（本文為科普性質文章，非專業(yè)學術論文，故所有數(shù)據(jù)不去論證）
2．1 效率和密度
太陽能利用的效率是指太陽能有效投射到地面。經過轉換、最終變成有效為人類服務的能源?；鸬睦?，太陽能轉為生物質的轉換效率約為0～3％，最有效的是甘蔗一類植物。生物質的生產、收集和運送會耗費很大一部分能量。最終利用效率會低于3％。而化石能源歸結于生物質能源的一種，只是利用了億萬年的時間累積富集的太陽能。
太陽能光熱利用，光熱轉換熱能0～80％。其服務人類的形式非常多。如用來取暖，效率會非常高。而用來發(fā)電效率會在0～29％。轉為化學能，根據(jù)不同的太陽能制氫，重整甲烷，生產甲醇，重整甲醇等等的研究。最高轉換效率為75％。
太陽能光伏的利用轉換效率0～45％。
太陽能投射到地球的能量密度是一定的在。在地球表面能量密度是1．33KW／M2。
而電的能量密度是有電的載體決定的，儲電量最高的商品化電－電池是0．4KWh／KG（非化學電池）。電能是所有服務人類里最好的能源方式。光伏轉換效率高、傳送方便，但電的能量載體能量密度不高。即便光伏發(fā)電成本降低，儲能也會限制其應用。
有光合作用的產生的生物質、或其他方式轉為化學能的能量密度炭、氫氣、甲烷和甲醇理論凈熱值9．17KWH／KG、39．72KWH／KG、15．56KWH／KG、6．39KWH／KG。這些能量是可存儲的。而氣態(tài)不方便儲存使用，固態(tài)不方便輸送。甲醇會是最好的利用方式。
而光轉換成炭、氫氣、甲烷和甲醇的效率有如何呢？會比光伏效率高嗎？如果高于光伏。那么甲醇是具備與光伏競爭的條件。
2．2 使用場景
太陽能的使用場景很多，不贅述。簡單比較一下電能、甲醇兩種方式的應用場景。
電能的應用幾乎無處不在，方便，直接。甲醇的應用現(xiàn)在幾乎很少很少。這并不代表甲醇沒有競爭力。比如，在汽車上的應用于。如果電儲能密度很高，達到甲醇的十分之一。那么甲醇都能勝出。因為甲醇轉電能在30％以上。也就是說如果從太陽能到電能、甲醇的轉換效率相同。那么甲醇仍能從競爭中勝出。
另外一個是熱利用，如果電直接換熱能，電能通過電力線路輸送，甲醇通過管道輸送。在二者價格一樣的情況下。人們可能會選擇甲醇來做飯，甲醇作為工廠里的某些加熱源。而不是電能。
也就是說甲醇和電能能夠形成互補。前提是經濟上、太陽能轉換效率上甲醇和電能相當。
2．3 經濟價值及對人的影響
經濟價值上甲醇、電能的計算太過于復雜。也無法計算。從存在就是合理的角度來判斷到底太陽能利用是甲醇占優(yōu)還是電能占優(yōu)？可以這樣思考，目前的石油、天然氣、煤炭為什么能成為主要的能源。這是經過時間累積、大自然富集的太陽能。如果我們將這個時間累積壓縮成1年，富集范圍擴大一萬倍。轉換效率提高。那么得到的甲醇。就是如現(xiàn)在的化石能源一樣占優(yōu)。基于這一判斷。我認為甲醇很有可能延續(xù)化石能源的優(yōu)勢，在光伏時代繼續(xù)發(fā)揮能源的作用。
對人的影響而言，甲醇、光伏、核電、地熱這四個能源都會帶來一些問題。如光伏制造過程會有一些污染、儲能問題，核電會有致命的危險。但甲醇生產的光液技術有一些優(yōu)勢是其他沒有的。那就是零污染，解決污染。其他的能源有的如輸送方便、能量密度、技術實現(xiàn)難易程度等光液技術都具備。
3 微小型光液系統(tǒng)
這樣一個系統(tǒng)過于復雜。要設計完整和計算清楚是一個很艱辛的過程。我目前在設計一個聚光面積400平米。利用沼氣，沼渣碳化日生產100KG的甲醇的系統(tǒng)。（在數(shù)月之后會公布）
讓我們先看一下日本某個機構的研究成果。原來光液技術已經存在數(shù)十年之久。但沒有發(fā)展起來。就如同光伏已經存在上百年，當然類似光液技術的最基本原理并非日本某個人發(fā)明發(fā)現(xiàn)的。任何一個理科的高中畢業(yè)生都能夠發(fā)明這樣的一種方法。
下面圖片來自DOI： 10．1016／j．energy．2004．08．021 《Development of Green－fuel Production Technology by Combination of Fossil Fuel and Renewable Energy》作者
KATAYAMA，Yukuo。
這個技術至今沒有工程應用實例。說明經濟上不可行，效率上不可行。
光熱系統(tǒng)能量轉效率
從這個圖示看，光熱提供了7．6％的能量，而電解電能提供了43．4％的能。轉換為氫氣為38．5％的能量。經過簡單思考、知道從事這些研究的人員的不知道那個產出更有效率和更有價值導致了這個設計的失敗。
開采出甲烷，煤炭。能力密度更高。為什么還去轉換成甲醇？
太陽能光熱發(fā)電，電能更有效服務人類。為什么還去電解氫生產甲醇？
今天才看到這個文章的。經過這樣的對比之后得微小型光液系統(tǒng)是可行。因為微小型光液系統(tǒng)太陽能利用效率比這個系統(tǒng)高。當然，具體還是需要計算和實踐才能得到數(shù)據(jù)。
4 結論
所以呢，光液技術是值得研究和實踐的。
原標題：光液技術細節(jié)之二：以史為鑒
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