一，碳減排困境

近年來，由于世界人口劇增，工業(yè)發(fā)展迅猛，煤炭、石油、天然氣燃燒產(chǎn)生的二氧化碳遠超歷史水平，嚴重破壞了地球億萬年來保持的碳平衡。大氣中二氧化碳含量每增加1倍，全球氣溫將升高3℃～5℃，氣候變暖導致自然災害加劇，兩極冰川融化，海平面升高，對人類生存和繁衍構成嚴重挑戰(zhàn)。

1980年全球二氧化碳排放量為50億噸，2012年達到316億噸。2008年，中國碳排放首次超過美國，成為全球排放最大的國家，這與我國以燃煤為主的能源結構有關，2011年中國煤炭消費達到38億噸，2020年將達到48億噸，超過世界煤炭總消費量的50%。

下圖：1980至2009年中國二氧化碳排放量(百萬噸)以及世界煤炭消費結構。

到目前為止，所有新能源技術一直沒有革命性的突破;包括光伏和風電技術，效率低，成本遠超火電，只能依靠政府補貼生存。如果不能將新能源的成本降低到合理水平，無論國際社會召開多少次會議，達成怎樣的共識都難以真正解決碳減排的現(xiàn)實困境。

二，太陽輻射能

除核能尚有爭議外，人類利用的所有能源都來自太陽。地球接受的太陽能量巨大，人類目前每年能源消費總和只相當于40分鐘內(nèi)太陽照射到地球的能量。目前，利用太陽能的主要方式為光伏發(fā)電，由于材料的限制光電轉換效率低(平均12%)，工作時間短，每天只有8小時。實際上，太陽施與地球的輻射能，除被大氣散射、空中云層吸收等流失外，約70%被大氣環(huán)境、淺層土壤和水系接收，能量巨大。失去太陽，地球表面將降到宇宙溫度-270℃(3K)。不過太陽輻射能為低品位熱，需要找到能夠利用低至大氣環(huán)境溫度做功的熱機。

我設計的能夠利用環(huán)境太陽輻射能做功的熱機稱為二氧化碳輻射能熱機。根據(jù)熱力學第二定律;“不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響”，“不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響”，熱機要利用常溫做功，必須首先制造一個低溫環(huán)境，與環(huán)境溫度之間形成有效溫差。在溫差作用下，環(huán)境溫度自然會釋放能量。

二氧化碳輻射能熱機采用二氧化碳為工質(zhì)，由膨脹、壓縮、熱交換三部分組成。其循環(huán)過程如下：

1，換熱器中的二氧化碳工質(zhì)經(jīng)膨脹機膨脹對外做功(放熱)，消耗內(nèi)能自身變冷。根據(jù)能量轉換和守恒定律，冷量等于工質(zhì)膨脹過程減小的焓值。

2，做功后變冷的二氧化碳工質(zhì)經(jīng)工質(zhì)泵進入換熱器，在換熱器中工質(zhì)做相間質(zhì)量傳遞并從外界環(huán)境溫度吸熱重新獲得內(nèi)能。

3，補充了內(nèi)能的工質(zhì)再次進入下一循環(huán)。

熱機的工作原理同火力發(fā)電相同?；鹆Πl(fā)電過程，水被加熱為蒸汽，氣體體積膨脹推動發(fā)電機做功。由于工質(zhì)是水，工作溫度必須在100度以上，需要用煤、天然氣等化石能源加熱，熱機做功后的乏汽利用大氣環(huán)境冷卻還原為水。二氧化碳輻射能熱機采用二氧化碳為工質(zhì)，工作溫度可以降到環(huán)境溫度以下。熱機通過膨脹釋放能量、冷卻工質(zhì)，利用環(huán)境溫度加熱工質(zhì)，形成放熱、吸熱、放熱的循環(huán)。熱機無需冷凝器，熱交換均在換熱器中進行。