安徽省怀远县包集中学高中化学 太阳能、生物质能和氢能的利用课件 鲁科版必修2.ppt

太阳能 生物质能和氢能的利用 第四单元 石油40年 天然气50年 煤碳240年 风能 生物质能 太阳能 波浪能 地热能 太阳能的利用 太阳是一个巨大 久远 无尽的能源 尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量 约为3 75 1026w 的22亿分之一 但已高达173 000tw 也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤 下图是地球上的能流图 从图上可以看出 地球上的风能 水能 海洋温差能 波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳 即使是地球上的化石燃料 如煤 石油 天然气等 从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能 所以广义的太阳能所包括的范围非常大 狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热 光电和光化学的直接转换 地球上的能流图 单位106mw 一 太阳能的资源特点 太阳能的优点 1 资源丰富总量最大2 分布最广无需运输3 最洁净 太阳能的缺点 1 能源品位低能流密度低2 有不稳定因素受各种因素 季节 地点 气候等 的影响 讨论 大家知道日常生活中有哪些利用太阳能的实例 太阳电池的光电效率约为10 14 其产品类型主要有单晶硅 多晶硅和非晶硅 国内产品 指光电装置全部费用 价格约60 80 元 峰瓦 太阳电池的应用范围很广 例如人造卫星 无人气象站 通讯站 电视中继站 太阳钟 电围杆 航标灯 铁路信号灯 太阳光热转换技术的产品最多 如热水器 开水器 干燥器 采暖和制冷 温室与太阳房 太阳灶和高温炉 海水淡化装置 水泵 热力发电装置及太阳能医疗器具 二 太阳能的利用方式 1 光 热能转换 原理 利用太阳辐射加热物体而获得热能 应用 太阳能热水器反射式太阳灶高温太阳炉地膜 大棚 温室 太阳能热水器 太阳灶 光能 热能 太阳炉 太阳灶 2 光 电转换 原理 根据光电效应 利用太阳能直接转化为电能 应用 为无电场所提供电池 包括移动电源和备用电源 太阳能日用电子产品并网发电 太阳能发电 美国军用太阳能发电帐篷 3 光 化学能转化 运用 选择芒硝晶体 十水合硫酸钠晶体 白天吸收热量溶解 晚上放出热量结晶 4 光 生物质能转换 原理 通过地球上众多植物的光合作用 将太阳辐射转化为生物质能 原理 光能 化学能 c6h10o5 n nh2onc6h12o6 c6h12o6 s 6o2 g 6h2o l 6co2 g h 2804kj mol 淀粉 纤维素 葡萄糖 生物质能来源于植物及其加工产品贮存的能量 生物质能源是一种理想的可再生能源 其具有以下特点 可再生性 低污染性 广泛的分布性 生物质能 生物质能的利用方式 1 直接燃烧 2 生物化学转换 3 热化学转换 1 直接燃烧 注释 用纤维素 c6h10o5 n代表植物枝叶的主要成分 缺点 生物质燃烧过程的生物质能的净转化效率在20 40 之间 2 生物化学转换 a 利用植物的秸杆 枝叶 杂草等制取沼气 b 用含糖类 淀粉 c6h10o5 n较多的农作物 如玉米 高粱 为原料 制取乙醇 缺乙醇汽油的优点 乙醇汽油是用90 的普通汽油与10 的燃料乙醇调和而成 首先 乙醇汽油增加汽油中的含氧量 使燃烧更充分 有效地降低了尾气中有害物质的排放 第二 有效提高汽油的标号 使发动机运行更平稳 第三 可有效消除火花塞 气门 活塞顶部及排气管 消声器部位的积炭 可以延长主要部件的使用寿命 乙醇汽车 3 热化学转换 讨论 p47 为什么用焚烧的方法处理垃圾有什么优点 1 减轻了垃圾占地给城市造成的压力2 焚烧产生热量发电3 焚烧的余热可以取暖4 残渣可以修桥铺路 氢能的开发与利用 氢能的特点 1 是自然界存在最普遍的元素2 发热值高3 氢燃烧性能好 点燃快4 氢本身无毒5 氢能利用形式6 理想的清洁能源之一 1 解决制氢的能耗问题 1 以天然气 石油 和煤为原料 在高温下与水蒸气反应制得 2 以天然气 石油 和煤为原料 用部分氧化法制得 3 电解水制得 4 生物质气化制得 5 光解水制得 氢能的产生方式 原理 光 2 氢气的储存 1 常压储氢 2 高压储氢 3 液氢储氢 4 金属氢化物 5 吸附储氢 密度高 但能耗大 且有自然挥发 一定的温度和压力条件下 一些金属能够大量 吸收 氢气 反应生成金属氢化物 同时放出热量 其后 将这些金属氢化物加热 它们又会分解 将储存在其中的氢释放出来 这些会 吸收 氢气的金属 称为储氢合金 其储氢能力很强 单位体积储氢的密度 是相同温度 压力条件下气态氢的1000倍 储氢合金都是固体 需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来 因此是一种极其简便易行的理想储氢方法 目前研究发展中的储氢合金 主要有钛系储氢合金 锆系储氢合金 铁系储氢合金及稀土系储氢合金 氢气的贮存和运输问题 碳纳米管储氢材料 据physorg网2005年10月24日消息 最近一家名为engineuity的以色列公司发明了一种能够在汽车内产生氢气的技术系统 而且只需要使用镁和铝等普通金属 这一技术将完全解决汽车在氢气制造 运输和储存方面的所