太阳能、生物质能和氢能利用

太阳能、生物质能和氢能利用第一页，共44页。2001年世界能源结构第二页，共44页。我国能源结构第三页，共44页。化石燃料的缺点：污染问题储量有限不可再生

化工原料

……第四页，共44页。解决能源问题的主要途径：合理、充分利用现有化石能源开发利用清洁、高效的新能源

第五页，共44页。生物质能太阳能氢能风能第六页，共44页。海洋能地热能核能第七页，共44页。第四单元太阳能生物质能氢能第八页，共44页。太阳能的利用第九页，共44页。太阳能资源的优点1、总量最大

——取之不尽，用之不竭2、分布最广

——遍布世界各地既可免费使用，又无需运输3、最清洁

——无任何污染及废弃物……第十页，共44页。1、能量密度低（1kW/m2）2、是其强度受各种因素影响（季节、地点、气候等）太阳能资源的缺点第十一页，共44页。1、光－热转换原理：利用太阳辐射能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、温室第十二页，共44页。太阳能热水器第十三页，共44页。太阳灶第十四页，共44页。太阳炉第十五页，共44页。大棚第十六页，共44页。2、光－电转换

将太阳能用于发电（1）光—热—电转换（2）光—电直接转换原理：根据光电效应，利用通过太阳能电池（光电材料做成）将太阳辐射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第十七页，共44页。第十八页，共44页。大型太阳能发电第十九页，共44页。美国军用太阳能发电帐篷第二十页，共44页。3、光－化学能转换应用(1)暖袋——用于调节室温

原理：当白天温度较高或受日光照射时分解吸热，可以起到降温作用。晚上没有日光或者温度低时重新化合放热，起到升温作用。选择内装晶体的原则：分解温度要适中热效应明显价格便宜

——芒硝

(2)光解水

——利用太阳能和催化剂将水分解制氢气。第二十一页，共44页。6H2O+6CO2C6H12O6+6O2光叶绿素4、光－生物质能转换原理：通过光合作用，将太阳能转化为化学能储存在生物质中——生物质能。

自然界利用太阳能最成功的例子 地球上每年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源年消耗量的10倍左右。化学方程式第二十二页，共44页。C6H12O6(s)+6O2(g)6H2O(l)+6CO2(g)△H=-2804kJ/mol(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6淀粉、纤维素葡萄糖动物获得能量的途径第二十三页，共44页。生物质能的利用第二十四页，共44页。概念（P49）来源于植物及其加工产品贮存的能量生物质主要包括农业废弃物（如植物的秸秆、枝叶）、水生植物、油科植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等。第二十五页，共44页。1、直接燃烧点燃（C6H10O5)n+6nO26nCO2+5nH2O缺点:能量利用率低（20－40％）生物质能的利用方式第二十六页，共44页。第二十七页，共44页。第二十八页，共44页。第二十九页，共44页。第三十页，共44页。2、生物化学转换（1）利用植物的秸杆、枝叶、杂草和动物粪便等生物质在厌氧条件下，经过细菌发酵制取沼气。主要优点：环保副产化肥第三十一页，共44页。（2）将农产品（如玉米、高粱）等生物质水解、发酵制乙醇。酶（C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6C6H12O62C2H5OH+2CO2↑酶第三十二页，共44页。第三十三页，共44页。乙醇汽油90%汽油+10%乙醇一、可增加汽油中的含氧量，使燃烧更充分，降低尾气中有害物质含量二、提高汽油的标号，使发动机运行更平稳；三，能消除发动机内积炭，可延长发动机寿命

第三十四页，共44页。3、热化学转换复杂的化学反应生物质可燃性气体第三十五页，共44页。氢能的开发与利用第三十六页，共44页。燃烧放热用于燃料电池，释放电能利用氢的核聚变反应释放的核能第三十七页，共44页。1、来源丰富、可再生2、热值高3、无污染

……理想的“绿色能源”氢能源的优点第三十八页，共44页。1、降低制氢气的能耗 目前常用：

1)化石燃料在高温下与水蒸气反应

2)化石燃料部分氧化法

3)电解水 研究方向：

4)微生物使水分解

5)光解水需要解决的问题第三十九页，共44页。1、降低制氢气的能耗2、氢的储存和运输

需要解决的问题1)常压储氢2)高压储氢3)液氢储氢4)储氢材料(P51)密度高、但能耗大、且不安全第四十页，共44页。1、降低制氢气的能耗2、氢的储存和运输3、光解水时还需解决产物分离的问题 需要解决的问题第四十一页，共44页。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