那么有机物是什么？现在人类积极探测外太空，看一个星球有没有生命迹象，就先看星球上有没有水和有机物，有机物是生命产生的物质基础。早期有机化合物指由动植物有机体内取得的物质，因为“有机”一词表示事物的各部分互相关联协调而不可分，就像一个生物体那样。自从1828年人工合成尿素（有机物）后，对有机物结构有了深入了解后，有机物和无机物之间的界线随之消失，但由于历史和习惯的原因，“有机”这个名词仍沿用。
现在有机物通常是指化学结构中含有碳元素（CO、CO2、碳酸盐、碳化物等除外）的化合物。有机物是相对无机物而言的，显而易见，无机物就是化学结构中不含碳元素的化合物。自然界中已知的有机物有近600万种，糖类（淀粉）、脂肪、蛋白质、维生素等都是有机物，生活中一切粮食、衣服、盖的被子、桌子，椅子、纸、沼气、塑料、地板、轮胎、陶瓷等都是有机物。有机物大部分都有不溶于水、不耐热、熔点低、可燃烧、分子大等特点。所以我们一定要注意小心用火，因为一不小心就会烧光你周围的一切！当然，可燃也有好处，正好可以当燃料，用来发电呀！后面会讲到，生物质这种有机物就可以通过燃烧来利用它的生物质能。
这样来看，能够生成有机物的光合作用意义是非常重大的。光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。据估计，地球上的绿色植物每年大约制造四五千亿吨有机物，这远远超过了地球上每年工业产品的总产量。所以，人们把地球上的绿色植物比作庞大的“绿色工厂”，绿色植物的生存离不开自身通过光合作用制造的有机物。人类和动物的食物也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。从能量的角度，地球上几乎所有的生物，都是直接或间接利用通过光合作用储存在有机物中的化学能来作为生命活动的能源的。煤炭、石油、天然气等化石燃料中所含有的能量，归根结底都是古代的绿色植物通过光合作用储存起来的。所以，我们要充分利用各种形式的有机物，讲到这里我们就很容易明白下面要讲的生物质能了。
绿金——生物质能源
我们把由光合作用而产生的各种有机体称作生物质，它包括各种植物、动物的排泄物、垃圾及有机废水等。其实，生物质就是直接或间接的有机物组成体，像我们身边的树木、草、农作物，以及纸浆废物、造纸黑液、酒精发酵残渣等工业有机废弃物，还有厨房垃圾、纸屑等一般城市垃圾都是蕴涵丰富能量的生物质。
之前，以石油、煤炭为代表的传统化石能源一直以来占据了主要的能源舞台。由于它极度的重要性和宝贵性，通常把这些黑乎乎的东西称为“黑金”，但“黑金”将逐渐枯竭。相对“黑金”而言，把生物质能叫做“绿金”，这充分体现了生物质能源在新能源中的重要地位。
据统计，世界上约有250000种生物，而就植物的光合作用来说，每年植物因光合作用而储存的太阳能达3×1021J，这个数值相当于全世界每年消耗能量的10倍。显而易见，地球上有十分丰富的生物质能源。
由于生物质中有机物可燃烧的特点，从古至今，燃烧是将生物质能转换成热能的主要形式。与化石燃料相比，生物质燃料有燃烧清洁，污染小、可再生等优点。另外，生物质也可经工艺把有机物提取出来制作成有机燃料，如甲醇、生物柴油等。这些有机燃料是优质便携的清洁燃料，也是目前缓解燃油危机的研究方向。
生物质能转化利用途径主要包括燃烧、热化学法、生化法、化学法和物理化学法等。
五、风能
风是一种能源
风是什么，风从哪儿来？风可以为我们做什么？
由于地面各处受太阳照射后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，引起了各地气压的差异，使得高压空气向低压地区流动，就形成了风，简而言之，风就是流动着的空气。如同常常把流动着的水叫“水流”，流动着的电荷叫“电流”一样，我们也可以给风另外取个名字，叫“气流”。只是通常把地球表面这些小规模小强度的气流叫风而已。
就像把一片静止的树叶放到水流中，我们看到树叶会随着水流动起来一样，风也可以把它流动方向上的物体吹动，我们利用这样的原理来使风筝升上天。从能量的角度来讲，无论是流动的空气也好，流动的水也好，它们就具有了动能，这种动能就可以转换成其他的能量，如风筝的重力势能，风车的动能，水车的动能等等，所以风是一种能源。
从风的形成来看，只要有太阳，风就可以不断再生，风能属于可再生资源。风能资源很丰富，不会随着其本身的转化和人类的利用而日趋减少。与天然气、石油相比，风能不受价格的影响，也不存在枯竭的威胁；与煤相比，风能没有污染，是清洁的能源；最重要的是风能发电可以减少二氧化碳等有害排放物。
但是，风是一种动态形式，不能直接储存起来，只能转化成其他可以储存的能量才能储存或是转换成能直接为我们所用的能源。风能可以被转化成机械能、电能、热能等，以实现泵水灌溉、发电、供热、风帆助航等功能。而目前风能的主要利用是以风能作动力和风力发电两种形式，其中又以风力发电为主。
风能有它的优势，但也有它不足的地方。风能资源受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带，如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家，中国的东南沿海、内蒙古、新疆和甘肃一带风能资源也很丰富。其次，风单位体积携载的能量小，对采集风能来进行转换的设备技术要求高，花钱也比较多，这些正是我们利用风能需要去努力克服的因素。
地球的翅膀——风车
当我们对风能及其分布有了一定的了解后，下一步，我们就要利用装置把风能转换成可储存的能量或者转换成可直接为我们所用的能量。风车就是这样诞生的。风车也称风力机，是将风能转化为机械能并作为动力替代人力和畜力，或者带动发电机发电的装置。
风车大多修建在沿海岛屿、平原牧区、山区等多风地带。当风吹来时，桨叶上产生的气动力驱动风轮转动，再通过传动装置带动机械运动，人们可利用风车来抽水灌溉、排水、碾米磨面、粉碎饲料、加工木材等。风能密度大的地方还可以建立大型风场，直接用于发电。
风车按照结构形式和空间布置，可分为水平轴风车和垂直轴风车。以水平轴式风车为例，风车一般由风轮、机头、机尾、回转体、塔架组成。根据风轮叶片的数目，风车分为少叶式和多叶式两种。少叶式有2~4个叶片，从正面看成垂直十字形，这类风车具有转速高、结构紧凑的特点，缺点是启动较为困难；多叶式一般有5~24个叶片，风轮呈车轮状，常用于年均风速较低的地区，这类风车容易启动，利用率较高，但因转速低，多用于直接驱动农牧业机械。
风力机的风轮与纸风车的转动原理大致一样，当风沿着顺风的叶片经过时，则叶片的弧形面的空气流动速度比叶片的平直面的空气流动速度快，根据物理上的伯努利原理，流速大的压强小，流速小的压强大的结论，则在叶片的两面就产生了压强差，这样就提供了一个动力，使得叶片开始转动。伯努利原理在生活中的应用是很多的。比如飞机上升靠空气对机翼的伯努利作用，离火车轨道较近的人会因为飞驰而过的火车而被吸进轨道，所以在站台要保持与轨道的距离。你可以马上拿两张纸平行放置，对准中间吹口气，看看纸会怎么动呢？
从风力机原理我们还可以看出只有当风垂直地吹向风轮转动面时，才能得到最大的能量，由于风向多变，因此还要有一种装置，使之在风向变化时，保证风轮跟着转动，自动对准风向，这就是风力机机尾的作用。
虽然风能利用受到当地风能资源的限制，但设计合理，结构优良的风力机直接决定了风能的转换效率。有人经讨论分析得出，3叶片的风力机无论从转换效率和审美都是最佳的，的确，这也是我们见得最多的。风力机的大量运用还在与发电机结合实现风力发电上，故风力机的优化与风力发电事业的发展密不可分。
无处不在的风——风能的其他利用
风力提水
为解决农村、牧场的生活、灌溉和牲畜用水以解放劳力、节约能源，出现了风力提水。风力提水就是由风车提供动力带动水泵来提水，并把水用于草原、牧区，为人畜提供饮水或是用于农田灌溉、水产养殖等。风力提水机在我国用途广阔，如“黄淮河平原的盐碱改造工程”就可大规模采用风力提水机来改良土壤。
风帆助航
机动船舶发展的今天，为节约燃油和提高航速，古老的风帆助航也得到了发展。航运大国日本在万吨级货船上采用电脑控制的风帆助航，节油率达15%。
风力致热
“风力致热”是将风能转换成热能。最简单的方法就是风力机带动搅拌器转动搅拌液体致热，还可以风力机带动液压泵，使液体加压后再从狭小的阻尼小孔中高速喷出而使工作液体加热；此外还有固体摩擦致热和涡电流致热等方法。随着人类对热能的需求，风车致热也得到了发展。
当然，风能还有很多的用途，只要我们了解了风能，掌握了转换技术，就不担心风从我们手中溜走。
六、氢能
氢在我们的化学书上是一种元素，用“H”来表示，氢也可以是一种物质，气态的氢就是氢气（H2），小时候把气球里面装满氢气，气球就可以飘到天上去，因为氢气很轻。把气态的氢加压，就会液化成液态氢，当然如果条件够的话，也可以变成固态的。不过，在我们生活的自然界里，它是气态的。那么这种氢怎么就成了能源呢？
上了化学课我们就会知道，氢有这样的特点：可以燃烧，而且与氧气燃烧后主要生成物是水，且燃烧后产生的热量很高。实验表明每千克氢燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。看看之前我们介绍的新能源，以及现在的3大能源，无论是煤、石油、天然气还是生物质等都采用了燃烧作为主要的方式来实现能源转换，那么氢这么好的燃烧特性，当然是我们关注的对象了。
作为燃料，氢相对之前提到的燃料还有它独特的优势：与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，且燃烧生成德水还可继续制氢，反复循环使用。产物水无腐蚀性，对设备无损；使用氢燃料还可以去除内燃机噪声源和能源污染隐患，利用率高；氢减轻燃料自重，可增加运载工具有效荷载，降低运输成本，从全程效益考虑社会总效益优于其他能源。
原来氢这么有用，为什么没有早拿来用呢？其实自然界中不存在纯氢，它只能从其他化学物质中分解、分离得到，也就是需要技术加工，这就需要投入额外的能源和资金，往往可能投入大于回报，所以，在很早之前，氢就被用于一些高科技领域了。
1928年，德国齐柏林公司就利用氢的巨大浮力，制造了世界上第一艘“LZ—127齐柏林”号飞艇，首次把人们从德国运送到南美洲，实现了空中飞渡大西洋的航程。1957年前苏联宇航员加加林乘坐人造地球卫星遨游太空，1963年美国的宇宙飞船上天，紧接着的1968年阿波罗号飞船实现了人类首次登上月球的创举，这些太空探索的成功都离不开高效的氢燃料。我国“两弹一星”中的液氢液氧研究，也是早期对氢能的利用。
随着能源危机的出现，对燃料环保度的要求，以及科学技术的高度发展，制氢、用氢不再只是高科技行业的专利，有效地开发利用氢能，建立可持续发展的氢经济已经被各国提到了日程上。
氢燃料和燃料电池
所有制氢、储氢、输氢的工作都是为了用氢作准备，那么氢能有哪些突出的用途呢？
以纯氢或氢混合物为燃料直接燃烧是现阶段氢能的主要使用方式之一。
通常直接燃烧纯氢气，其火焰温度超过2000℃，一般的设备很难承受，氢火焰没有颜色，容易烧伤人，给使用带来不便，纯氢直接燃烧实用较少。但是，如果将氢按一定比例添加到天然气、汽油中作为民用生活燃料或汽车燃料，不必改变用户的任何设备，就能使氢大有用武之地。氢——天然气、氢——汽油、氢——柴油等混合燃料，因排放污染物少，成本低廉，易于推广，也很适合我国的国情。
氢能应用的另一个非常重要的方式就是氢燃料电池。
千万不要觉得氢燃料和氢燃料电池是一回事，实际上它们有很大的区别。氢作为燃料直接点燃通过热能转换成其他我们所需的能量，而燃料电池是把氢气和氧化剂输入有某种电解质的物质中就可以通过化学反应生成电能的装置。由于它和直接燃烧一样都需要氢气和氧化剂（如氧气等），所以仍称为燃料，它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。下面我们来看看燃料电池的组成以及如何工作。
燃料电池的典型结构就是层叠电池单元的“堆”，一个堆可以包含多个单独的燃料单元。而每个单元的基本结构与电解水的装置相类似，包含2个正负电极（阳极和阴极），电解质以及催化剂。阳极为氢电极，阴极为氧电极，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，目的是用来加速电极上发生的电化学反应。
以氢氧反应为例，在阴极催化剂的作用下，一个氢分子分解成2个氢离子，同时释放出2个电子，由于阻隔膜对电子的过滤作用，电子无法通过电解质只能绕行，从而形成电流。而氢离子可以顺利通过电解质达到阴极和空气中的氧原子反应生成水。燃料电池的燃料可以是氢气H2、甲烷CH4等，氧化剂一般是氧气或空气，电解质可为水溶液（H2SO4、H3PO4、NaOH等）、熔融盐（Na2CO3、K2CO3）、固体聚合物、固体氧化物等。
按电解质划分，燃料电池分为五类：碱性燃料电池（AFC）、质子交换膜燃料电池（PEM）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）等。其中质子交换膜燃料电池是应用最广泛的燃料电池。
燃料电池带来的革命
由于燃料电池的发现，不仅使得氢能利用前景广阔，同时燃料电池也在不断地改变着我们的生活。使用燃料电池有什么优点呢？总的来说，它具有以下特点：
（1）能量转化效率高，它直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，不受一般热循环规律限制，其电能转换效率达45%~60%，高于30%~40%的火力发电和核电的效率；
（2）有害气体硫化物及噪音排放都很低，且无机械振动；
（3）燃料适用范围广；
