现代生活化学-第10章-能源及化学学

现代生活化学

（公选课专用）主讲教师：张玉军邮箱：zyj7853@126.com单位：化学化工学院第10章能源与化学10.1什么是能源？10.2不可再生能源10.3可再生能源思考与练习题本章主要介绍与生活、生产及科学研究等领域的能源问题。主要内容能源就是自然界存在的能够提供热、光、动力和电能等各种形式的能量来源。能源可分为可再生能源和不可再生能源。

10.1什么是能源？不可再生能源就是总量有限，不能无限使用，消耗完毕便不复存在的能源。天然气煤炭例如10.2能源的分类（I）——不可再生能源石油

核能电能水能就是可以持续利用，能够自我恢复的一类的能源的总称。例如10.2能源的分类（II）——可再生能源地热能风能10.2.1不可再生能源煤、石油、天然氣、核能

煤Coal发电取暖化工冶金煤的主要用途衣食住行石油Petroleum石油的主要用途衣——合成纤维食——塑料包装

住——塑钢材质行——沥青、燃料从石油中可以提炼出来合成纤维用于制造衣物由石油加工而来的塑料被广泛的应用到了食品包装当中塑钢作为一种石油制品在建筑领域的作用越来越广泛石油当中提取出来的沥青让我们的出行变的更加的舒适。而从石油当中提取出来的汽油、柴油等燃料，则引导了人类的进步热水器燃气炉暖气

天然氣NaturalGas

核能质能互换

-E=mc2相对论

-1905年核能发电厂10.2.2三大化石燃料

煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大化石燃料。①

煤：也叫煤炭，被人们称为“工业的粮食”。主要含碳元素，含少量的氮、氢、硫、氧等元素。②

石油：人们称为“工业的血液”，是宝贵的化工原料。主要含碳、氢元素及少量的氮、硫、氧等元素。③

天然气：一般指自然形成的可燃性气体，主要成分是甲烷（CH4）。

我国是世界上用煤最早，开采石油、天然气最早的国家。

我国化石燃料的分布：资源较为丰富，但分布不平衡。“西气东输”工程：我国天然气资源有60%分布在中西部地区，如新疆、四川天然气储量很大，该工程将天然气从新疆塔里木输送到上海西郊，输气管横跨9个省、市、自治区。1.各类化石燃料延伸使用年限石油50年天然气230年煤碳300年2.能源危机10.3可再生能源可再生能源水力能风力能太阳能生物质能地热能10.3.1水利能－潮汐发电潮汐发电10.3.2波浪能波浪发电10.3.3水力发电三峡大坝水力发电1.水力发电原理2.水力发电实例（1）台湾石門水库水力发电实例（2）三门峡大坝10.3.4太阳能太阳辐射能大气升温不均匀形成风（空气动能）使水循环形成水流（水流能）被绿色植物微生物吸收食物煤石油天然气（化学能）直接利用太阳灶使大地变热被海水吸收太阳辐射地球上各种能源形成洋流（波浪能）万物生长靠太阳

太阳能的利用太阳照射到地面的能量相当于全球能耗的1.6万倍，既无污染，又是永久性能源。可惜太阳辐射到地球的能量密度太低，只有1kW/m2，，还受气候影响。太阳能的利用形式主要有两种:－是热能的直接利用，如利用镜面或反射槽将太阳光聚焦在收集器上，由中间介质吸热产生蒸汽，推动气轮机组发电。1.直接利用实例陕西省延安市东馨家园窑洞住宅小区住户张新丽（左）在家门口利用太阳能烧水

2.利用小型

太阳能装置为房屋采暖供热

太阳能的资源优缺点1.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2.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

太阳能利用技术1.主要包括：太阳能热水器、太阳能光伏发电、太阳能建筑、太阳热发电、太阳能空调等。2.太阳能光伏发电和太阳热发电两项技术在未来的能源产业中至关重要，是目前世界各国关注的热门技术。3.未来型全太阳能住宅4.光能→热能装置（1）太阳能热水器蔬菜大棚5.太阳能装置材料6.光能→热能装置（2）太阳灶太阳炉7.太阳能发电10.3.5地热能地热能10.3.6风力能风力能台湾澎湖中屯澎湖七美海上風力发电风力发电新疆阿尔泰内蒙蒙西风力发电生物质能来源于植物及其加工产品贮存的能量。2.生物质能源是一种理想的可再生能源，其具有

以下特点：

①可再生性；②低污染性；③广泛的分布性。10.3.7生物质能

生物质能的利用方式

1.直接燃烧2.生物化学转化3.热化学转化

产生原理

光能→化学能6H2O+6CO2C6H12O6+6O2光叶绿素（C6H10O5)n

+nH2OnC6H12O6催化剂C6H12O6+6O26H2O+6CO2

沼气的生产及其利用10.4氢能10.4.1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……10.4.2解决制氢的能耗问题(1)氢能的产生方式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10.4.2解决制氢的能耗问题(2)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）吸附储氢氢气的贮存和运输问题碳纳米管储氢材料10.4.3汽车内产生氢气的技术系统据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点。10.4.4氢气生产及利用化石燃料与水蒸气反应化石燃料部分氧化生物质气化氢能产生氢气水氢能的利用核能光分解用于燃料电池释放电能10.5总结

能源与我们的生活始终密切相关，无论我们在哪里无论我们在干什么，都离不开能源的支持。我们国家虽然能源总量巨大，但是我国人口众多，人均能源水平远低于世界平均水平因此，我们国家并不是一个能源充足的国家，节约能源是我们不论是为了国家还是为了自己都应该去做的事情。节约能源，从我做起，从现在做起