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文档简介
化学、能源、能源是社会和经济发展的重要物质基础,也是提高人们生活水平的前提条件。 人类社会要发展,就必须在消耗大量能源的基础上建设。 但是,现在的不可再生能源已经被人类过度消耗,在21世纪,我们需要寻找新能源。 地球上无法再生化石燃料、石油、煤炭等现在使用的主要能源。 在当今世界,矿物燃料提供了世界初级商品能源的91%,其中煤炭超过28%,石油超过40%。 在亚澳地区能源消费结构中,矿物燃料占93.5%,其中煤占48.3%,石油占37.3%,天然气占7.9%。 但是,地球上矿物燃料的储量有限,逐渐枯竭。 人类每年燃烧40亿吨煤,25亿吨石油,每年以3%的速度成长。 科学家推测地球上的煤还能维持二三百年。 另外只有五六年的使用量。 含原子能原料铀。 石油能源消失后,基于石化工业的三种合成材料:塑料、合成纤维、合成橡胶脱离历史舞台,严重影响人们的生活。 并无限制地消耗大量煤、石油等燃料,带来严重负面影响,严重污染人类生存环境,诱发温室效应、酸雨,引起疾病、农业减产等严重问题。 因此,世界能源面临新的转变,转变为石油等以外的能源物质。 一次能源、二次能源一次能源:未从自然界直接加工转化的能源,如柴草、煤、原油、天然气、核燃料、水力、风力、太阳能、地热能、海洋能源等二次能源:直接或间接转化一次能源的能源,如蒸汽、柯可再生能源和不可再生能源,一次能源分为可再生能源和不可再生能源。 可再生能源是指在生态循环中不断再生的能源,具有天然的自我恢复功能。 风能、水力、海洋能源、地热能源、太阳能、草木燃料等都是可再生能源。 矿物燃料和核燃料难以再生,随着人的使用减少,最终枯竭。 传统能源和新能源,普通能源是当前科学技术条件下广泛使用的能源,例如煤、油、气、电、水、柴草等新能源3354是研究开发中可用能源、太阳能、氢能、潮汐能、地热能两者是相对概念,核能在中国是新能源,发达国家是普通能源。 据专家估计,截止到2010年,中国一次性能源消费量将达到19亿吨标准煤,其中煤为18亿吨,石油为2.5-2.7亿吨,天然气为600-1000亿立方米。 2010年,我国石油产量约为1.6-2.1亿吨,天然气约为516-713亿立方米,油气资源供需差距较大,需要进口补充。 根据我国能源危机以及中国能源战略研究(2000-2050)总报告的预测,到2050年,我国人民的生活水平达到了发达国家90年代初的水平,一次能源总需求量需要35-44亿吨煤炭,到2050年石油只能生产4000-8000万吨,从预测的数字来看是6 因此,我国能源供应前景有很大危险。 解决未来世纪的能源问题成为人类社会面临的最优先事项。 专家们呼吁发展节能技术的同时,从能源系统的角度开发使用新能源,提出减少或替代对能源矿物的依赖。 发展能源新技术,使用清洁的新能源,专家们预测以化石能源为中心的能源结构相当长时间不会改变。 特别是在中国,一次商品能源以煤为主。 因此,发展能源矿产新技术,特别是清洁煤技术,减少环境污染,是我国和世界面临的重要战略任务。 地球化石资源最终枯竭,人们必须探索寻找新能源的方法。 目前,世界许多国家和地区利用现代化技术和新材料开发利用新能源和可再生能源,取代资源有限、环境污染的化石能源。水力优先于可再生能源,可以承担发电、灌溉、航运等多项任务。 但是,由于水资源受地理环境的影响不稳定,利用规模有限。 根据新能源,风力的威力也很大。 气象学家预测,世界上真正可用的风能总量至少为10亿千瓦,其中中国可用的约为3亿千瓦。 截至1992年,世界风力发电机达2700万千瓦。 生物量是世界上最广泛的可再生能源。 科学家推测地球上每年光合作用产生的生物量约为1440-1800亿吨,约等于现在世界的能源消耗量的10倍。 人们用生物质生产生物气体,从做饭用照明的生物质中制造乙醇甲醇,作为汽车燃料等; 高效生物质燃烧炉热效率高达85%。 海洋也是人类用不完的能源宝库。 全球海洋能源的理论可再生总量约为766亿千瓦,目前技术上能开发的至少为64亿千瓦。 据估计,中国海洋能源的开发可能量约为4亿6000万千瓦。 可以利用巨大的潮汐能、波浪能等来发电,我国已经建成了1280千瓦时的潮汐电站。 地热资源也很丰富。 初步估计,世界地热资源总量约相当于4948亿吨标准煤。 中国已经明确地热储量相当于31.6亿吨标准煤。 地热可以用于暖气、农畜产繁殖、水产养殖、疗养旅行等,地热可以发电。 广义水能中含有河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能源的狭义水能是指河流水能资源。 我国水能资源丰富,水能资源储量和可开发水能资源居世界首位。 目前我国水能的利用率仅为13%。 随着我国能源消费的大幅增加,正常能源消费量越来越大。 预计2010年中国需要进口约1亿吨石油。 在这种情况下,发展新能源尤为重要和紧迫。 其次,发展水电也是环境保护的需要。 与火力发电和核电相比,水力发电不排放有害气体、烟尘、灰渣,无放射污染,是清洁的电力生产,具有明显的优势。 再次,水电经过一个多世纪的发展,其工程建设技术、水轮发电机组制造技术和输电技术完善,单体容量增大。 由于水电成本低廉,运行可靠,发展极快。 我国水能资源的特征是河道陡峭,落差巨大,长江、黄河、雅鲁藏布河、澜沧江、怒江等,天然落差都达5000m左右,这是别的国家没有的。 充分理解我国水能资源的特点,在开发过程中合理利用水能资源。 我国水电开发现状:截至2000年底,全国规模超过1000MW建成的水电站(除能源发电站外)已有18座。 风力和风力是空气的动能。 风的能量由太阳的放射能转化而来。 风力的大小取决于风速和空气密度。 大气从高气压流向低气压。 氢和氢都不新鲜,大约150年前,氢在工业上得到了应用。 在使用天然气之前,人们用所谓的城市煤气来取暖、烹饪、道路照明。 那种气体含有70%的氢。 我国在普及天然气之前,煤制城市气体中广泛使用的氢含量达到了50%以上。 具有氢能、氢不受污染、广、热量高等优点,制造成本过高,贮藏困难,暂时不能广泛使用的缺点。 氢能被认为是人类最理想和长期的能源。 作为氢载体的贮氢合金的研究开发和产业化是举世瞩目的课题。 贮氢合金是一种特殊的金属功能材料,贮氢合金生产的镍氢电池是一种清洁高效的绿色能源。 我国镍和稀土储量丰富,发展储氢合金具有资源优势,产业化发展前景乐观。 目前,上海只以氢气为动力的旅游客车已经实现了零污染排放,安全性能良好。生物制氢技术与传统的物理化学方法相比,生物制氢具有节能、可再生、不消耗矿产资源等诸多优点,在制氢及其应用技术研究开发中的地位也越来越显着。 生物质、生物质是太阳能作为化学能蓄积在生物质中的能量形式,是以生物质为载体的能量。 它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,转化为普通的固体、液体、气体燃料,是可再生能源。 广义上说,生物质是太阳能的表现形式。 生物质液化将固体生物质转化为液体燃料,称为生物质液化。 有间接液化和直接液化两种。 乙醇(酒精)、甲醇等间接液化; 直接液化棉籽油等植物油。 生物质气化将固体生物质转化为气体燃料,称为生物质气化。 其原理是碳没有充分燃烧时会产生一氧化碳,即燃气。 人们不要故意给气化炉供应足够的空气,不要让含碳物质充分燃烧,要“蒸”一氧化碳。 甲烷利用技术1776年,伏尔他在沼泽地发现腐烂的生物质发酵,从水底产生气泡,将其成分分析为甲烷和二氧化碳等。 1781年,穆拉发明了人工甲烷发生器。 目前世界上农村家庭沼气池约530万个,中国占92%。 农村沼气池的主要填充剂有猪粪、秸秆、污泥和水等。 过时数据显示,全国农村生物气达3050万户,年生物气产122亿m3,沼肥产3.85亿吨,替代1850万吨标准煤,降低4500万吨CO2,替代工资相当于1.1亿亩林地蓄积量,年直接增收150亿元海洋能源、海洋能源是指依赖海水的可再生能源,海洋通过各种物理过程接受、储存和发散能源,这些能源以潮汐、波浪、温差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋中。 潮汐能世界的潮汐能约有10亿千瓦,如果能够利用的话,每年能生产124106亿度的电。 这些潮汐能主要集中在浅海和狭窄的湾区,深海大洋的潮汐能很小。 我国潮汐能约1.1亿千瓦,利用设备容量约3500万千瓦(相当于1980年全国总发电量的1/3 ),每年可发电900亿度。 浙江、福建海岸线曲折,潮汐差大,潮汐能占全国80%,浙江省潮汐能蕴藏约1000万千瓦。 波浪能量,波浪对海岸的冲击力为每平方米20-30t,大小可达60t。 巨浪可以把13t的岩石抛到20m高,翻转1700t的岩石,把万吨轮推上岸。 波浪计算为每秒1平方公里的海面产生20万千瓦的能量,全世界的波能约为10亿100亿千瓦。 波浪发电是利用波浪的垂直运动推动装有活塞的浮标,通过活塞和浮标的相对运动产生的压缩空气能够推动涡轮发电。 1965年,日本研究了小型波发电装置,其功率为60W或120W,已经普及到航标、灯塔和观测浮标。 我国近海浪能丰富,浪能储量估计可达1.5亿千瓦,可利用容量为3000万5000万千瓦。 地热能源能从地球的深处再生吗? 热能。 来源于地球熔融岩浆和放射性物质的崩溃。 通过挖掘,地热能量可以从储藏层导入房间、温室、发电站。 地热能源的储量相当大。 但是,由于分布分散,很难开发。 地球如果不把地热能源集中在一部分地区的话,就不能在现在的技术水平上作为能源使用。 新型燃料水煤浆是80年代初出现的煤基清洁燃料。 用70%左右的煤、30%水和少量化学添加剂制成的浆料燃料,油一样可以泵、雾化、贮藏和稳定燃烧,其热量相当于燃料油的一半,具有燃烧效率高、负荷调节容易、减少环境污染、改善工作条件、节约煤炭等优点。 21世纪的主要能源太阳能,除了地球上的地热能和核能,所有能源都来自太阳能。没有太阳能,人类的一切就不存在。 利用太阳能的三种方法是将太阳能转化为太阳能电池等电能。将太阳能转化为太阳能热水器等热能,将太阳能转化为太阳能发动机等化学能。 英国开发的太阳能冰箱有9块吸热板,晴天可以给冰箱的电池充电,一天的充电量可以在冰箱中使用5天。 瑞士发明的太阳能热水壶重400克,用安装在瓶底的镜子一样的折叠铝叶板吸收太阳能,烧开热水。 如果有阳光,烧一瓶水只需30分钟左右。 我国广阔、有才华的太阳能资源,全国大部分省市地区年日照时间平均达2000多小时。 太阳每年向我国广大国土投射的能量,约为1亿千瓦时,相当于约2万亿吨标准煤所具有的能量。 实际到达地球表面的太阳能,相当于现在世界所有发电站发电能力的总和的约20万倍。 地球每天接收的太阳能相当于世界每年消耗的总能源的200倍。 太阳能具有独特的优点:1.无矿物燃料产生的有害气体和废渣,不污染环境。 2 .处处获得太阳能,使用方便,安全。 3 .成本低廉,可再生。 21世纪的主要能源核聚变能源是化石燃料资源有限,污染环境,具有温室效应。 新能源开发中比较现实的是核能。 专家预测,21世纪后半叶,核聚变有可能成为核能的新秀。 核能的释放通常有两种形式。 一个是重核分裂,另一个是轻核融合。 理论和实践证明,轻核聚变的比重远大于核分裂释放的能量。 控制核聚变比控制核分裂更困难、更复杂。 它必须具备以下三个条件: (1)充分高的点火温度,需要几千万至几亿度的高温;(2)反应装置中的气体密度非常低,相当于常温常压下气体密度的几万分之一;(3)充分约束,能量约束时间应超过1秒。 核聚变发电比核裂变发电有很多优点:1.聚变能比裂变能大几倍,30毫克重氢能通过聚变反应释放出相当于300升汽油的能量2 .资源储量丰富,用于核裂变的铀, 已查明储量只能使用100年,核聚变燃料为海水中的重氢,海水1升可提取30毫克重氢3 .低成本,浓缩铀1公斤的成本约为1.2万美元,重氢1公斤仅为300美元4 .安全可靠,核聚变不会产生放射性污染物1g铀235完全分裂的能量2000千克燃烧的石油=3t煤的能量=230000小时电视(100W )电能、核电问题、铀源有限,铀235占天然铀矿的1%以下。 馀热:引起热污染,影响环境。 核辐射废料:必须隔离保管。 事故:可能导致严重后果。 核电厂施工期长,投资成本大,优质厂址难找。 可燃冰、可燃冰:天然气水合物是水和天然气在高压、低温条件下混合而成的固体物质,外观像冰雪或固体酒精,可以用火燃烧,使用方便,燃烧值高,清洁无污染,是21世纪最有前途的战略资源。 可燃冰分布广泛,资源量巨大,是煤、石油、天然气全球资源量的两倍。 化学式是CH48H2O,1立方米的可燃冰可以变成164立方米的天然气和0.8立方米的水。 科学家估计海底可燃冰的分布范围约为4000万平方公里,占海洋总面积的10%,海底可燃冰的储量可供人类使用1000年。 随着研究和测量调查的深入,世界海洋发现的可燃冰逐渐增加,1993年海底发现的有57处,2001年增加到88处。 据勘探估计,美国东南海岸外的黑海岭,可燃冰资源量达到180亿吨,能满足美国105年天然气消费的日本海及其周边可燃冰资源在日本可使用100多年。 据专家介绍,世界石油的总储量在2700亿吨到6500亿吨之间。根据现在的消费速度,再过50年到60年,世界的石油资源就会消耗掉。 可燃冰的
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