太阳能生物质能和氢能的利用

第四单元太阳能、生物质能和氢能和利用,16.6%,2.1%,5.1%,76.2%,1990年我国化石燃料和水电能源消耗构成示意图,能源危机,无论是煤炭、石油还是天然气，作为不可再生的天然的化石能源，其资源总量是有限的。据测算，以目前的开采速率，这三种天然一次能源的供应，石油还能维持约40年，天然气(常规)约65年，煤炭250300年。,太阳辐射能,大气升温不均匀,形成风（空气动能）,使水循环,形成水流（水流能）,被绿色植物微生物吸收,食物煤石油天然气,（化学能）,直接利用太阳灶,使大地变热,被海水吸收,太阳辐射,地球上,各种能源,形成洋流（波浪能）,万物生长靠太阳,一、太阳能的利用,太阳照射到地面的能量相当于全球能耗的1.6万倍，既无污染，又是永久性能源。可惜太阳辐射到地球的能量密度太低，只有1kW/m2，还受气候影响。,太阳能的利用形式主要有两种:是热能的直接利用，如利用镜面或反射槽将太阳光聚焦在收集器上，由中间介质吸热产生蒸汽，推动气轮机组发电。,另一种形式是利用小型太阳能装置为房屋采暖供热，现己大量应用。,太阳能利用技术主要包括：太阳能热水器、太阳能光伏发电、太阳能建筑、太阳热发电、太阳能空调等。太阳能光伏发电和太阳热发电两项技术在未来的能源产业中至关重要，是目前世界各国关注的热门技术。,二、生物质能的利用是最安全、最稳定的能源，通过一系列转换技术，可以生产出不同品种的能源，如固化和炭化可以生产固体燃料，气化可以生产气体燃料，液化和植物油可以获得液体燃料，如果需要还可以生产电力等等。生物质能转换技术主要包括：沼气、气化、液化、碳化、乙醇发酵和固化成型等，这些技术大部分在过去的20年中取得了相当大的进展。专家认为，生物质能源将成为未来持续能源重要部分，到2015年，全球总能耗将有40%来自生物质能源。,世界上生物质资源数量庞大，形式繁多，其中包括薪柴，农林作物，尤其是为了生产能源而种植的能源作物，农业和林业残剩物，食品加工和林产品加工的下脚料，城市固体废弃物，生活污水和水生植物等等。生物质能的优点是燃烧容易，污染少，灰分较低；缺点是热值及热效率低，体积大而不易运输。生物质能的利用主要有以下几种方式：,1直接燃烧家庭使用的薪柴和木炭，薪柴至今仍为許多发展中国家的重要能源，仍需依赖柴薪来满足大部分能量需求.不过由于日益增加薪柴的需求，将导致林地日减。燃烧植物的枝叶获得热量是远古人类就利用的取热方法，用纤维素代表植物枝叶的主要成分，其燃烧反应可表示为：（C6H10O5）n6nO26nCO25nH2O,点燃,2生物化学转换沼气农村沼气池的填料主要是猪粪、秸秆、污泥、水等。当然，人的粪便、牛粪、鸡粪等都是很好的发酵料。将植物的秸秆、枝叶、杂草和人畜粪便加入沼气发酵池中，在厌氧条件下，经过沼气细菌的作用，生成沼气。沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳。建造沼气池，不仅能有效地利用生物质能，还能为农业生产提供优良的肥料。,3热化学转化使生物质能在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃气体。如利用木炭制造水煤气，并带动蒸汽机作动力，甚至在中国抗日战争的困难时期，因为石油缺乏，还以这种煤气开汽车，即叫作“木炭车”，这种技术的基本原理是含碳物质在不充分氧化（燃烧）的情况下，会产生一氧化碳，即煤气。,三、氢能氢能系统包括制氢、储氢、氢的应用三个方面，规模制氢和储氢是氢能研究和开发的两个重要领域。微生物制氢是一种无污染的经济制氢方法。该方法具有原料易得（如采用有机污染物为原料）、制氢成本低并可与治理环境污染相结合等优点，该技术六十年代中期就已提出，九十年代受到重视，德、日、美等一些发达国家制定了生物制氢的发展计划，我国近年也已开发出以厌氧活性污泥对有机废水发酵制取氢气的技术，生产成本低于电解水制氢，并能以中试规模制氢，产氢率达5.7m3/m3反应器/d，被列入我国2000年十大科技进展。,氢能,氢被认为是理想能源，热值高、无污染。但是氢作为能源，存在两个问题，一是氢的来源，只能通过电解水，太阳能分解水，生物制氢，以及化工、冶金等流程制氢，这就需要消耗能源；二是氢在存储、运输及应用过程中容易发生爆炸，加氢对材料产生氢脆、氢腐蚀，以及氢渗漏等，所以近年来对储氢材料的研究很多。,种储氢方式是将材料与氢结合成为氢化物，需要时加热放氢，放完后还可继续充氢。国内外一些厂家利用上述储氢合金制造氢能汽车，但由于有些技术问题有待解决，价格又无竞争能力，离产业化尚远。,能源从其产生的方式可分为一次能源和二次能源：一次能源：自然界中以现成形式提供的能源称为一次能源。二次能源：要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源。,1、下列叙述正确的是(A)A、电能是二级能源B、水力二级能源C、天然气是一级能源D、水煤气是一级能源2、关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向错误的是(c)A、构成水的氢和氧都是可以燃烧