太阳能、生物质能和氢能的利用

1、第四单元第四单元 太阳能、生物太阳能、生物质能和氢能的利用质能和氢能的利用1. 简单了解太阳能利用的现状、开发利简单了解太阳能利用的现状、开发利用太阳能的广阔前景和尚未攻克的一些用太阳能的广阔前景和尚未攻克的一些技术难题；技术难题；2.采用查阅资料、收集数据等生动活泼采用查阅资料、收集数据等生动活泼的学习方式，调动学生的学习积极性和的学习方式，调动学生的学习积极性和主动性。联系生产、生活实际学习太阳主动性。联系生产、生活实际学习太阳能的利用；能的利用；3.认识开发、利用高能、清洁能源的重认识开发、利用高能、清洁能源的重要性和紧迫性。要性和紧迫性。【课前思考课前思考】1.目前人类主要使用的能源是

2、什么？目前人类主要使用的能源是什么？2.根据化石燃料的形成和组成特点，根据化石燃料的形成和组成特点，在使用过程中有何弊端？在使用过程中有何弊端？世界能源的主要来源2005年我国能源消费结构 石油平均占3641天然气平均占2349 煤炭平均占2780核能平均占595， 水力平均占635。 世界主要能源消费国的能源消费结构中，石油一般仍占38左右，天然气一般占23左右。 石油石油 40年年天然气天然气 5 0 年年煤煤 炭炭 240年年能源危机能源危机环境污染 在我国，由于粗放型发展模式及以煤为主的能源结构和低效能源利用方式，使目前我国煤炭生产与消费量均居世界首位，CO2排放居世界第二；另外，产生

3、的量SO2、NOx，使81.6%的城市出现酸雨 ；在农村，居民生活燃料的70%仍靠烧柴和秸杆，由此造成薪材过采、植被和森林大面积破坏、土地生产力下降。 环境污染风能风能生物质能生物质能太阳能新能源潮汐能潮汐能地热能地热能一、太阳能的利用一、太阳能的利用地球上最基本的能源是太阳能地球上最基本的能源是太阳能地球上的能流图（单位106MW） 1.太阳能的资源特点太阳能的资源特点太阳能的优点太阳能的优点1 1）资源丰富总量最大）资源丰富总量最大2 2）分布最广无需运输）分布最广无需运输3 3）最洁净）最洁净太阳能的缺点太阳能的缺点一、能流密度低；一、能流密度低；二、有不稳定因素二、有不稳定因素 受各种

4、因素（季节、地点、受各种因素（季节、地点、气候等）的影响气候等）的影响讨论：大家知道日常生活中有哪些利讨论：大家知道日常生活中有哪些利用太阳能的实例？用太阳能的实例？ 太阳能光热转换技术的产品最多。如热水太阳能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。力发电装置及太阳能医疗器具。 太阳能电池的应用范围很广。例如人造卫太阳能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、星、无人气象站、通

5、讯站、电视中继站、太阳钟、电围杆、航标灯、铁路信号灯。电围杆、航标灯、铁路信号灯。太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳太阳是一个巨大、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（约辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为为3.751026W）的）的22亿分之一亿分之一，但已高达，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于的能量就相当于500万吨煤万吨煤。下图是地球上的能流。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

6、及部分潮汐能都洋温差能、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、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、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。光电和光化学的直接转换。 1、光热能转换、光热能转换 原理：利用太阳辐射加热物体而原理：利用太阳辐射加热物体而获得热能获得热能应用：应用：太阳能热水器太阳能热水器 反射式太阳灶

7、反射式太阳灶 高温太阳炉高温太阳炉 地膜、大棚、温室地膜、大棚、温室二、太阳能的利用方式二、太阳能的利用方式光能光能热能热能太阳炉太阳炉太阳灶太阳灶热水器热水器大棚大棚2、光电转换、光电转换 原理：根据光电效应，利用太阳能直接转原理：根据光电效应，利用太阳能直接转化为电能化为电能应用：应用：为无电场所提供电池，包括移动为无电场所提供电池，包括移动 电电 源和备用电源、太阳能日用电子产品源和备用电源、太阳能日用电子产品 光能光能电能电能太阳能发电太阳能发电美国军用太阳能发电帐篷美国军用太阳能发电帐篷3、光化学能转化、光化学能转化 应用：选择芒硝晶体应用：选择芒硝晶体(十水合硫酸十水合硫酸钠晶体钠

8、晶体)白天吸收热量溶解白天吸收热量溶解,晚上放晚上放出热量结晶出热量结晶.4、光生物质能转换、光生物质能转换 原理：通过地球上众多植物的光合作用，将原理：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太阳辐射转化为生物质能化学方程式：化学方程式：6H2O + 6CO2 C6H12O6 +6O2光光叶绿素叶绿素原理原理:光能光能化学能化学能(C6H10O5)n +nH2O nC6H12O6C6H12O6(s)+6O2(g) 6H2O(l)+6CO2(g) H=-2804kJ/mol淀粉、纤维素淀粉、纤维素葡萄糖葡萄糖1.含义：生物质能来源于植物及其加工含义：生物质能来源于植物及其加工产品

9、贮存的能量。产品贮存的能量。二、生物质能的利用二、生物质能的利用2.范围：生物质能包括：农业废弃物、范围：生物质能包括：农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等机废弃物、动物粪便等3.生物质能源是一种理想的可再生能生物质能源是一种理想的可再生能源，其具有以下特点：源，其具有以下特点：可再生性；可再生性；低污染性低污染性 ；广泛的分布性广泛的分布性 。生物质能的利用方式生物质能的利用方式1、直接燃烧、直接燃烧2、生物化学转换、生物化学转换3、热化学转换、热化学转换1、直接燃烧、直接燃烧注释注释:用纤维素（用纤维素（C6H10O5）n代表植物

10、枝叶的代表植物枝叶的主要成分主要成分（C6H10O5)n +6n O26n CO2 +5n H2O点燃缺点缺点: 生物质燃烧生物质燃烧过程的生物质能过程的生物质能的净转化效率在的净转化效率在2040之间。之间。2、生物化学转换1）、制沼气）、制沼气 原料：原料： 条件：条件： 主要成分：主要成分： 用途：用途：植物的秸秆、枝叶、人畜粪便植物的秸秆、枝叶、人畜粪便厌氧厌氧甲烷甲烷 CO2、H2S、NH3、PH3气体燃料、提供肥料气体燃料、提供肥料2)制乙醇制乙醇原料原料条件条件用途用途方程式方程式含糖类淀粉多的农作物含糖类淀粉多的农作物催化剂、水解、细菌发酵催化剂、水解、细菌发酵燃料、与汽油混合

11、作发动机燃料燃料、与汽油混合作发动机燃料（C6H10O5)n + nH2OnC6H12O6催化剂催化剂C6H12O62C2H5OH+2CO2发酵发酵3、热化学转换、热化学转换复杂的化学反应复杂的化学反应生物质生物质可燃性气体可燃性气体氢能的开发与利用氢能的开发与利用1、氢能的三大优势、氢能的三大优势1）燃烧放出的热量多）燃烧放出的热量多2）燃烧产物是水，不污染环境）燃烧产物是水，不污染环境3）制备的原料是水）制备的原料是水,资源不受限制资源不受限制三、氢能的开发与利用三、氢能的开发与利用2、氢能的产生方式、氢能的产生方式1）电解水制得）电解水制得2）生物质气化制得）生物质气化制得3）以天然气、石油和煤为原料，在高）以天然气、石油和煤为原料，在高温温 下与水蒸气反应制得下与水蒸气反应制得4）以天然气、石