前言及新能源介绍（1）ppt课件

新能源汽车动力电池技术,主讲教师：籍少敏,Email: ,材料科学与工程学院,,Company Logo,主要内容,第一章 前言及能源介绍 (2) 第二章 新能源汽车背景知识（4） 第三章 电化学基础 (8) 3.1 电解质溶液 （3） 3.2 可逆电池 （3） 3.3 电解与极化 （2） 第四章 新能源汽车动力电池概述 （2） 第五章 锂离子电池技术 (12) 5.1 锂离子电池原理与发展现状 （2） 5.2 锂电池正极材料及合成方法 （3） 5.3 锂电池负极材料及合成方法 （3） 5.4 锂电池电解质材料 （2） 5.5 锂电池隔膜技术 （2） 5.6 锂电池安全性及影响因素分析（2） 第六章 燃料电池技术 (2) 6.1 燃料电池原理及发展现状 6.2 燃料电池电动汽车行业发展概况 第七章 超级电容器 (4) 7.1 超级电容器原理及发展现状（2） 7.2 超级电容器市场前景及应用领域概况（2）,,Company Logo,（一）推荐教材 崔胜民、韩家军著，新能源汽车概论，北京大学出版社，2011 邹政耀、王若平著，新能源汽车技术，国防工业出版社，2009 李兴虎著，电动汽车概论，北京理工大学出版社，2005年 （二）阅读书目 阿伦J巴德、拉里R福克纳著，邵元华、朱果译、董献堆、张柏林译，电化学方法：原理和应用，化学工业出版社，2010年 李荻主编，电化学原理，北京航空航天大学出版社，2008年 郭炳焜、徐徽等著，锂离子电池，中南大学出版社，2005年 衣宝廉著，燃料电池原理技术应用，化学工业出版社，2004年 郭炳焜 、李新海、杨松青，化学电源电池原理及制造技术，中南大学出版社，2009年,推荐教材和教学参考资源,,Company Logo,1.1 能源概述 1.2 能源的分类 1.3 世界能源结构与消费 1.4 中国能源现状及趋势 1.5 新能源 限制并有计划的开采石油和天然气 发展原子能 加速开发利用新能源 节流,第一章 前言及能源介绍,,Company Logo,教学要求,第一章 前言及能源介绍,1.1 能源概述,,Company Logo,一、 能源定义 可以直接或间接提供人类所需的光、热、电、动力等任何形式的载能体资源。,能源定义目前约有20种。例如：科学技术百科全书说：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；大英百科全书说：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；日本大百科全书说：“在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源”；我国的能源百科全书说：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”可见，能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉。,新能源,化石能源,太阳能,电能,生物 质能,,Company Logo,二、能源利用与社会发展,人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。 (1)火的发现和利用； (2)畜力、风力、水力等自然动力的利用； (3)化石燃料的开发和热的利用； (4)电的发现及开发利用； (5)原子核能的发现及开发利用； (6)新能源的开发与利用。,1.1 能源概述,,Company Logo,人类社会已经历了三个能源时期： 薪柴时期：主要以薪柴等生物质燃料为主要能源的 时代，生产和生活水平极低，社会发展缓慢。 煤炭时期：以煤炭取代薪柴作为主要能源，蒸汽机成为生产的主要动力，工业迅速发展，劳动生产力增长很大。 石油时期：开始了能源利用的新时期。近30年来，世界上许多国家依靠石油和天然气，创造了人类历史上空前的物资文明。,1.1 能源概述,,Company Logo,地球能源的来源： 来自地球外部天体的能源（主要是太阳能） 煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。 地球本身蕴藏的能量 如原子核能、地热能等。 地球和其他天体相互作用而产生的能量 如潮汐能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。,1.1 能源概述,,Company Logo,1.2 能源的分类,1 一次能源和二次能源（按获得的方式） 一次能源：是自然界直接提供的能源. 二次能源：由自然界提供的能源转化而来的能源. 2 再生能源和不可再生能源（按是否再生） 可再生能源：对于一次能源，如太阳能、风能等可从自然界源源不断的得到的能源。 不可再生能源：如煤、石油天然气以及核燃料等一旦消耗很难再生的能源。 3 清洁能源和非清洁能源（按对环境污染） 清洁能源：对环境无污染或污染很小的能源。如：太阳能、水能、风能 非清洁能源：对环境污染较大的能源。如：煤、石油、天然气等化石能源 4 常规能源和新能源（按利用程度） 常规能源：化石燃料、水流能、风能等人类早就应用的能源. 新能源：核能、太阳能、地热能、潮汐能等新近才开始利用的能源,,Company Logo,1.2能源分类,形成条件,利用技术,,Company Logo,现代能源主要出自化石能源(80%)，一直到本世纪中，化石能源仍占主导地位，因此提高燃烧效率，减少污染仍为最主要课题。,Fossil-fuel resources: Proved world oil reserves,1.3 世界能源结构与消费,,Company Logo,石油,表1 世界石油资源探明可采量分布,1.3 世界能源结构与消费,,Company Logo,Oil reserves-to-production (R/P) ratios （储采比）,,Company Logo,Major oil trade movements （贸易走向）,马六甲海峡,霍尔木兹海峡 （石油海峡）,,Company Logo,天然气,表2 世界天然气资源探明可采量分布,1.3 世界能源结构与消费,,Company Logo,天然气储产比（R/P）,,Company Logo,天然气主要贸易流向,,Company Logo,煤,表3 2004 年世界煤炭资源探明可采量分布,世界矿物能源面临枯竭！,1.3 世界能源结构与消费,,Company Logo,表4 2004年世界主要国家能源消费结构,能源消费,,Company Logo,全世界化石燃料的消耗情况,化石燃料使用量 （换算为石油，2001年预测） 煤 221，200万吨/年 （70.1吨/秒） 石油 351，100万吨/年 （111.3吨/秒） 天然气 223，300万吨/年 （ 70.8吨/秒） 现代的生活是以迅速地消耗这些宝贵的资源支撑着。如果继续以现在的速度使用石油，那么在短短的42年之后，现已探明的石油将被消耗殆尽。,,Company Logo,我国能源的利用特点,2007年电能消费,1.4 中国能源现状及趋势,中国的能源现状和构成（2002）, 标准煤1kg发热量为29260kj的煤 例：某原煤的发热量为20920kj/kg，则1kg这种原煤相当于标准煤： 20920/29260 = 0.7150kg,,Company Logo,,Company Logo,人均消费量,,Company Logo,我国能源的利用特点,能源资源相对短缺 煤炭可采量约1160 亿吨, 人均可采量89.8 吨, 为世界1/2, 石油剩余可采储量23.8亿吨, 人均2.6吨, 为世界的1/9, 天然气剩余储量1.23万亿m3,人均1074m3, 为世界1/23, 水电可开发容量3.79 亿千瓦,人均0.29千瓦。 石油资源不足 2006 年石油生产1. 84 亿吨, 消费3. 2亿吨, 进口已达1.36 亿吨, 对外依存度43 %。 能源生产和消费以煤炭为主：消费总量占70%左右，污染大，利用率低。 能源利用效率低，清洁能源和新能源利用率不高。,,Company Logo,我国能源工业面临的问题与改善措施,面临为题： 环境污染严重； 人均能耗水平低； 能源建设周期长，耗能多； 新能源占的比例少； 能源工业装备落后。,1、努力改善能源结构； 2、提高能源利用率； 3、加速实施洁净煤技术； 4、合理利用石油和天然气； 5、加快电力发展速度； 6、积极开发利用新能源； 7、建立合理的农村能源结构，扭转农村严重缺能局面； 8、改善城市民用能源结构，提高居民生活质量； 9、重视能源的环境保护。,,Company Logo,1.5 新能源,节约能源！ 保护环境！ 开发新能源！,何为新能源？ 新能源一般是指太阳能、风能、生物质能、地热、潮汐等（有时成为一次能源），这些能源大多数情况下不能直接使用，也不能储存，必须将它们转换成可使用的能源形式，或将它们以适当的方式储存起来再加以利用。新能源材料就是实现这种转换和储存的材料。,湘潭大学,1.5 新能源,,Company Logo,太阳能：辐射于地面的太阳能1万倍于目前人类所需能源，取之不尽，用之不竭。但密度低(1kw/m2)，受地域和气候影响大。 太阳能可分为光伏能和太阳炉，光电转换效率不高！,太阳能热水器,太阳能汽车,1.5 新能源,湘潭大学,1.5 新能源,几种新能源材料： （1） 太阳能电池 （2） 热电材料 （3） 储氢材料 （4） 燃料电池,湘潭大学,1.5 新能源 太阳能电池,湘潭大学,1.5 新能源 太阳能电池,最近美国加州大学开发出多波段半导体光电转换材料，其转换率高达37%,湘潭大学,1.5 新能源 热电材料,湘潭大学,1.5 新能源 储氢材料,,Company Logo,BMW公司于1996年在德国斯图加特的世界氢能源会议上展示了计算机控制的新式氢能源汽车，被称之为“汽车发展史上的一个里程碑”。 BMW745H上采用了4.4LV8氢/汽油双燃料发动机，输出功率达135kw，最高时速215km/h最大续航里程达到300km。,资源无穷无尽不存在枯竭问题； 氢的热值高； 燃烧产物 零排放，无污染 ，可循环利用 氢能的利用途径多燃烧放热或电化学发电； 氢的储运方式多气体、液体、固体或化合物。,1.5 新能源 储氢材料,,Company Logo,氢能与氢能经济,1.5 新能源 储氢材料,氢能,氢源：电解水，热化工转化 细菌分解水等 储氢与氢的运输,不同储氢材料能量密度与汽油的对比,湘潭大学,1.5 新能源 储氢材料,湘潭大学,NiMH二次电池（镍氢电池） 产生： 20世纪60年代末，储氢合金的发现。 储氢合金在吸放氢的过程中伴有电化学效应、热效应等。 1974年开始储氢合金作为二次电池的负极材料的研究。 1984年解决了合金冲放电过程中容量衰减迅速的问题。 1987年试生产。,1.5 新能源 储氢材料,湘潭大学,1.5 新能源 储氢材料,湘潭大学,1.5 新能源 储氢材料,湘潭大学,1.5 新能源 储氢材料,湘潭大学,1.5 新能源 储氢材料,,Company Logo,据德国汽车与体育杂志报道，新一代奔驰CLKSmart 电动双座微型车明年将使用锂离子电池。目前的车型使用钠镍氯化物电池。,二次电池,1.5 新能源 储氢材料,,Company Logo,整车重量75kg，电机功率180W，锂离子电池36V-8Ah，最高时速25km/h，行程=50km,锂离子电动车,1.5 新能源 储氢材料,,Company Logo,新型二次电池的研究重点： 1）储氢材料及金属氢化物镍电池（镍氢电池）； 2) 锂离子嵌入材料及液态电解质锂离子电池； 3)