第四单元太阳能生物质能和氢能的利用

专题2化学反应与能量转化,第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用,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,地球上的能流图（单位106MW）,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3.751026W）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。,太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。但太阳能也有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。,太阳能的利用方式,光能化学能,光能热能,光能电能,原理:光能化学能,光能热能,太阳炉,太阳灶,原理:光能热能化学能,光能电能,基本原理是利用光电效应,基本装置是太阳能电池,Wecanusethelightofthesuntocreateelectricity!Thesunshineson“solarcells”-youveprobablyseenthemontheroofsofhouses.Whenthesunhitsthesolarcells,itcausesachemicalreaction,whichgenerateselectricity!,SolarEnergy,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2040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。,3、热化学转换,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,解决制氢的能耗问题,原理:光,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