苏教版高中化学必修二《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,.,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3.751026W）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。,.,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。,.,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有相关难