化工信息摘要第152期-全球首批煤质乙二醇在通和电化学技术在新能源中的利用

化工信息摘要第152期扬州化工园区招商局编2010年3月26日专题

2010年乙烯工业迎来黄金期后市发展被看好简讯

全球乙烯产能统计分析

中国乙烯产能步入高速扩张轨道

今年全球化学品产量将增6.5%

中东低价石化产品大举入华国企迎挑战

2010年石化主要产品的产量将保持增长

石化经济持续恢复性增长专题2010年乙烯工业迎来黄金期后市发展被看好受我国经济强劲增长刺激，各行业复苏迹象日益彰显，化工行业相关产品也不例外。在2009年金融危机下“过得”并不是特别好的乙烯行业，迅速成为当下热门话题。乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，而工业上所用的乙烯，大部分是从石油炼制工厂和石油化工厂所生产的气体里分离出来的，其中乙烯产品占石化产品的70%以上，在国民经济中占有重要的地位。专家曾这样评论乙烯：“乙烯产品已经逐渐成为衡量一个国家石油化工生产水平的重要标志”。中国乙烯步入高速轨道中国乙烯存在巨大的市场缺口和消费增长空间，国产乙烯的市场占有率一直较低。目前国内共有20家乙烯生产厂，主要集中在中石化、中石油及中海油等等企业。为缓解国内乙烯供应紧张，满足国内经济发展需求，因此中国石油、中国石化和中海油加快实施乙烯扩能计划。近日来，就石化企业来说，天津100万吨乙烯及配套项目全面投产，其主要生产特点是要加工高含硫原油，这对环保设备提出了更高要求。“这都得益于项目在污水、烟气处理，废物利用，资源节约等方面的巨大投入。”中国石油化工股份有限公司天津分公司安全环保部部长袁仲全介绍，百万吨乙烯及其配套项目总投资达340亿元，其中用于环保和清洁生产的投入就超过20亿元。同月，还有华锦通达化工公司在辽宁盘锦的45万吨/年乙烯项目在2010年1月底投产，公司预计总投资人民币653，819万元、原料配套工程预计总投资人民币418，832万元。意味着，2010年1月，我国就有两套新建乙烯装置投产。两个项目投产后，我国乙烯产能达1323万吨/年，比3年前增长35%。据最新消息透露，2010年我国还有164万吨/年的乙烯项目投产，包括镇海炼化100万吨/年乙烯项目以及神华包头煤化工公司30万吨/年煤制烯烃项目。神华包头煤化工30万吨/年烯烃装置是全球首套煤制烯烃装置。相继的在2011年，我国将新增乙烯产能181万吨/年。抚顺石化80万吨/年裂解装置将于2011年上半年投产，四川石化80万吨/年裂解装置将于2011年底投产，兰州石化将在2011年将裂解装置产能从71万吨/年扩至92万吨/年。2013年，我国将新增240万吨/年乙烯产能，包括武汉石化80万吨/年新建裂解装置，大庆石化将乙烯产能从60万吨/年扩至120万吨/年。中国石油和化学工业规划院一位资深人士表示：“2009～2013年将是我国乙烯产能扩张的高峰期，此后，受中央政府宏观调控影响，扩能速度趋缓。2009～2013年我国将新增约900万吨/年的乙烯产能，接近当前产能一倍。在此轮扩能高峰后，我国将减少对乙烯下游产品进口的依赖，进口依赖度降至40%，甚至可能降至35%。2009年我国44%乙烯下游产品依赖进口。”海外乙烯“不甘示弱”从近几年的情况来看，中东地区现已成为世界乙烯工业投资最集中的地区。大体上来说中东乙烯发展主要是以当地廉价而丰富的天然气及轻烃为原料，加上装置规模大、技术水平高(与跨国公司合资)，具有明显竞争优势。全国人大代表、中国石化齐鲁石油化工公司总经理常振勇表示，2008年～2013年，中东地区乙烯产能年均增加近400万吨，到2013年将新增乙烯产能1600万吨/年，约占世界乙烯新增产能的47%，届时全球约90%的乙烯衍生物和70%的丙烯衍生物净出口将来自中东，其中海合会成员国的出口量占中东地区的80%以上。欧洲方面，乙烯市场又出现了新的挑战。大多数生产商一致认为乙烯的产量上呈上升趋势，大概在4月份便能清晰的了解到。又鉴于欧洲乙烯市场又出现转折，生产商密切注意着裂解装置的生产，确保供应不超过需求。欧洲第二大乙烯裂解装置来自壳牌公司下的荷兰穆尔代克出了意外问题，其装置有90万吨/年乙烯生产能力；德国Wesseling的2A裂解装置也出了意外问题，加上前不久法国炼油厂罢工对道达尔两套裂解装置的影响，这都减少了对市场产能有些担心。知识解读乙烯用量最大的是生产聚乙烯，约占乙烯耗量的45%；其次是由乙烯生产的二氯乙烷和氯乙烯；乙烯氧化制环氧乙烷和乙二醇。另外乙烯烃化可制苯乙烯，乙烯氧化制乙醛、乙烯合成酒精、乙烯制取高级醇。从整体情况看，中国乙烯工业还有较大的发展空间。未来3年我国乙烯产能将增长44%，达1908万吨/年；2013年前我国将有5套新建乙烯装置陆续投产，新增乙烯产能585万吨/年，也就不在话下了。当然，在国内乙烯产能扩张的同时，由于中东低价乙烯下游产品的冲击，压缩了国内乙烯的需求，新的市场前景让人担忧。或许在2010年里，将是决定乙烯市场关键年。简讯全球乙烯产能统计分析据SRI咨询公司于2010年3月27日发布的统计报告，全球乙烯需求量达到了2009年1.12亿吨，预计至2015年的年均增长率约为4％，将达到约1.16亿吨。2009年全球乙烯产能约为1.31亿吨，预计到2015年的年均增长率约为6％，将达到约1.70亿吨。2010年预计投产乙烯能力超过1000万吨，主要集中在中东和亚洲。为此，全球的平均开工率预计将从2009年的85%下降至2010年约80％。然而，随着需求开始超过供应，开工率将上升到2015年90％左右。截至2010年3月底统计的世界各地区主要乙烯装置产能:地区乙烯产能（万吨/年）北美3288.6南美850西欧2464.2中欧709.9中东/非洲1030.6亚太地区4034.1合计12377.4中国乙烯产能步入高速扩张轨道受我国经济强劲增长刺激，未来3年我国乙烯产能将增长44%，达1908万吨/年。2013年前我国将有5套新建乙烯装置陆续投产，新增乙烯产能585万吨/年。今年1月，我国有两套新建乙烯装置投产。天津石化100万吨/年乙烯及配套项目，华锦通达化工公司在辽宁盘锦的45万吨/年乙烯项目，分别于1月16日和1月底投产。两个项目投产后，我国乙烯产能达1323万吨/年，比3年前增长35%。今年我国还有164万吨/年的乙烯项目投产，包括镇海炼化100万吨/年乙烯项目以及神华包头煤化工公司30万吨/年煤制烯烃项目。神华包头煤化工30万吨/年烯烃装置是全球首套煤制烯烃装置。2011年，我国将新增乙烯产能181万吨/年。抚顺石化80万吨/年裂解装置将于2011年上半年投产，四川石化80万吨/年裂解装置将于2011年底投产，兰州石化将在2011年将裂解装置产能从71万吨/年扩至92万吨/年。2013年，我国将新增240万吨/年乙烯产能，包括武汉石化80万吨/年新建裂解装置，大庆石化将乙烯产能从60万吨/年扩至120万吨/年。中国海油有望于今年启动第二阶段的项目，包括一座1000万吨/年炼油厂和100万吨/年乙烯裂解装置，该项目受金融危机影响被迫推迟。据公司知情人士称：“第二阶段项目的可研性正在进行最终评估，一些基础工作开始进行。”我国另一个主要的乙烯潜在项目是神华集团和陶氏化学在陕西榆林投资达100亿美元的煤化工联合体项目，计划于2016年投产，将新增50万吨/年乙烯产能。该项目的可研报告已接近完成。中国石油和化学工业规划院一位资深人士表示：“2009～2013年将是我国乙烯产能扩张的高峰期，此后，受中央政府宏观调控影响，扩能速度趋缓。2009～2013年我国将新增约900万吨/年的乙烯产能，接近当前产能一倍。在此轮扩能高峰后，我国将减少对乙烯下游产品进口的依赖，进口依赖度降至40%，甚至可能降至35%。2009年我国44%乙烯下游产品依赖进口。”今年全球化学品产量将增6.5%美国化工理事会（ACC）最新发布的季度展望报告显示，今年全球化学品产量将增长6.5%，2011年和2012年增速将有所加快，发展中地区将引领增长。其中，中国化学品产量增速将达到13.7%，超过其他任何主要市场的增速，西欧市场的增速仍相对缓慢。今年美国化学品产量有望增长7.8%，而2011年和2012年增速将放缓，2013年产量将暂时达到峰值。ACC称，今年美国基础化学品产量增长速度将远超过专用化学品，基础化学品产量将增长10.1%，而专用化学品产量增速仅为3.1%。同时，化学品终端市场的产量也将出现增长，不过建筑领域是个例外，该领域在去年下挫17.6%的基础上，今年将再下降4.8%。汽车产量今年将增长16.1%，不过仍然不足以弥补2009年下挫28%以及2008年下挫14.5%的降幅。中东低价石化产品大举入华国企迎挑战随着中东一批大型石化装置今年起全面投产，当地成本极为低廉的石化品将大举入华。中国石化协会副秘书长冯世良对记者表示，这不仅威胁到国内的中小石化企业，甚至会威胁到国内几大石油巨头的经营。冯世良是在中国化工网上周举办的“第三届山东地炼市场与发展峰会”间隙接受本报专访并作如上表态的。“以PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)为例，中东此类产品产量未来5年将分别占到全球的20%和13%，运至中国境内，即便加上运费和关税，成本还是比国内同类产品低三分之一，双方竞争不是一个水平级的。”冯世良说。据他透露，石化协会为此已在积极研究对策，可能通过与对方合作的方式以“资源换市场”。同时，他建议国内石化企业应和中东“差异化生产”，避免在一些对方占优势的石化品上正面交锋，而可采取收购对方产品作原料并进一步深加工的方式来规避风险。对此，中国石化齐鲁石油化工公司总经理常振勇同样深以为忧。他认为，目前欧美、韩日等传统市场已发展得比较成熟、石化品需求增量小、产品档次高，而我国将是中东国家大量过剩石化品的主要目标市场。据悉，中东现已是世界乙烯工业投资最集中的地区。资料显示，2008年～2013年，中东地区乙烯产能年均增加近400万吨，到2013年将新增乙烯产能1600万吨/年，约占世界乙烯新增产能的47%，届时全球约90%的乙烯衍生物和70%的丙烯衍生物净出口将来自中东，其中海合会成员国的出口量占中东地区的80%以上。“事实上，中东石化品对我国低价抛售的苗头从去年就开始显露。”常振勇表示，“2009年中国聚乙烯、聚丙烯和乙二醇的进口增幅分别达到49%、102%和47%，产品价格普遍低于当期市场价。”另据相关部门预测，到2015年，中东地区聚乙烯、乙二醇、聚丙烯、精对苯二甲酸等石化产品对我国的出口量合计将可能达到1682万吨，比2008年增长3.5倍。“中东石化品的现金成本不到中国三分之一。”中石化集团经济技术研究院首席专家舒朝霞指出，中东发展乙烯主要是以当地廉价而丰富的天然气及轻烃为原料，加上与跨国公司合资生产，装置规模普遍较大、技术水平也高，具有明显竞争优势。国内研究部门的一项测算显示，2015年国内乙烯装置开工率会降至54%左右，国内46%的乙烯产能将闲置，并可能引发为其提供原料的配套炼油能力约1.5亿吨/年无法正常生产。分析人士认为，作为国内最大的乙烯生产商，中国石化化工板块预计会受此冲击，但由于主业炼油板块去年开始扭亏为盈，其总体业绩不会伤筋动骨。而另一大乙烯生产商中国石油的主要利润来自原油开采，化工业务比重小，预计受创也较轻。而两家以PP为主业的上市公司——茂化实华、岳阳兴长则预计会在中东石化品入华后遭遇重大冲击。2010年石化主要产品的产量将保持增长今年前两个月，石油和化学工业增加值同比增长17.6%，其中化学工业增长27.3%。预计今年上述两项增加值将分别增长12%和17%左右。此外，原油产量接近2亿吨，乙烯产量1300万吨，化肥产量6700万吨左右，分别增长6%、22%和1.5%左右。这是3月18日，CCIN记者从工业和信息化部举办的《中国工业经济运行2010春季报告》发布会上得到的信息。工信部运行监测协调局局长辛国斌在会上高度评价了石化行业去年在应对国际金融危机中的表现。除了工业生产止跌企稳、回升向好态势逐步巩固之外，产业布局也逐步优化，淘汰落后取得积极进展。产业布局方面，石化行业严格控制炼油乙烯项目新布点，建成了新疆独山子、福建炼化和天津石化3套千万吨级炼油和百万吨级乙烯一体化装置以及广东南海石化千万吨级炼油装置，为2011年底前形成20个千万吨级炼油基地和11个百万吨级乙烯基地创造了条件。此外，还推动了中科炼化一体化等项目的前期工程。淘汰落后方面，淘汰落后电石产能46万吨、落后焦炭产能1809万吨，淘汰了占行业总数5%左右的低水平的氮肥和磷肥企业，彻底停止了甲胺磷等5种高毒农药品种的生产使用。但是，辛国斌也明确指出，石化领域部分行业产能严重过剩，盲目扩张势头不减。目前，我国电石产能约2200万吨，产量1500万吨，产能利用率只有68%；焦炭产能约4.4亿吨，产量3.45亿吨，产能闲置近亿吨；甲醇产能约2300万吨，产量1130万吨，产能闲置过半。在建的电石、焦炭和甲醇产能还分别有约700万吨、3000万吨和860万吨。此外，部分无机盐、无机碱、化肥、农药等也存在不同程度的产能过剩问题。辛国斌说，原材料工业增长的主要动力来自于投资拉动。今年，包括技术改造在内的工业投资增长预计在20%左右，低于去年水平。随着投资增速的回落，包括石化在内的原材料工业的增速会相应有所减缓，全年增速将回落到11%左右。《中国工业经济运行2010春季报告》由工信部运行监测协调局和中国社会科学院工业经济研究所联合完成。石化经济持续恢复性增长3月23日，中国石油和化学工业协会发布的石化行业经济运行报告显示，2月份，全行业经济运行继续保持恢复性增长态势，全行业实现总产值5623.6亿元，同比增长41%。石化协会分析认为，行业经济将呈现高速增长态势，一季度产值将增长40%左右，全年经济增速将是前高后低走势。该报告分析指出，2月份，石化行业经济运行呈现以下特点：行业产值持续恢复性增长；主要产品产量全面大幅增长，装置开工率有所回升；行业价格总水平不断走高，产销比较顺畅；投资增速明显减缓，新开工项目下降；进口贸易强劲攀升，出口增长相对乏力；新疆、福建、上海等6省（区、市）增长较快。数据显示，2月份，在石化行业完成的总产值中，新产品产值305.9亿元，同比增长58.8%。新产品增幅较高，意味着行业在产品结构调整和新产品开发上取得进展。2月份，产量同比增长的产品有73个（种），占97.3%。其中农用化学品保持大幅增长态势，在春耕备耕需求的推动下，1～2月全国化肥产量达1016.2万吨，创历史同期新高，同比增长19.6%。农药产量35.4万吨，同比增长31.1%。2月份，全行业价格总水平同比上升27.7%。受国家宏观调控和市场因素影响，1～2月，石化行业固定资产投资增速明显减缓，累计投资额592.7亿元，同比增长7.1%，增速减缓15.5个百分点，环比减缓5.8个百分点，为2005年以来同期最低增幅。但部分产能过剩行业投资增速依然很快。统计显示，1～2月，磷肥行业增长85.2%，复混肥行业增长61.6%，橡胶制品行业增长50.5%。与此同时，进口贸易渐趋活跃。石化协会指出，一季度行业经济将呈现高速增长态势，但二季度在产能扩张和进口夹击之下，行业经济将呈现平稳较快走势，增幅可能略低于一季度。扬州化学工业园区党政办公室2010年3月26日印发

电化学技术在新能源中的利用一.能源的概况1.能源的重要性1.能源的重要性自古以来,人类就为改善生存条件和促进社会经济的发展而不停地进行奋斗.在这一过程中,能源一直扮演着重要的角色.从世界经济发展的历史和现状来看,能源问题已成为社会经济发展中一个具有战略意义的问题,能源的消耗水平已成为衡量一个国家国民经济发展和人民生活水平的重要标志,能源问题对社会经济发展起着决定性的作用.2.能源的种类2.能源的种类大自然赋予人类的能源是多种多样的,一般可分为常规能源和新能源两大类.常规能源包括煤炭,石油,天然气和水能,而新能源有生物质能,核能,风能,地热能,海洋能,太阳能和氢能等.其中煤炭,石油,天然气被成为化石能源,水能,生物质能,风能,太阳能和氢能等是可再生能源.3.化石能源的问题(1)化石能源的短缺化石能源的短缺能源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础,是国民经济发展的命脉,但目前主要使用的化石能源的储量不多.据2002年世界探明的化石能源的储量和使用量统计,世界上煤,石油和天然气的储采比分别为204,40和60年,中国的情况更为严峻,据2002年统计,中国煤,石油和天然气的储采比只有82,15和46年.这表明在人类历史的长河中,只有很短的一段时间能使用化石能源.随着我国经济的持续高速增长,对能源的需求也持续攀升.我国一次能源消费总量从1978年的5.3亿吨标准煤,上升到2002年的14.3亿吨.据估计,我国在2004,2020和2050年的石油消费量达3,4.5和6亿吨,其中进口量分别为1,2.7和4亿吨.4亿吨的进口量相当于目前美国的石油进口量,这不但会制约我国经济的可持续发展,而且对国家的安全也十分不利.(2)化石燃料造成严重环境污染和气候异常化石燃料造成严重环境污染和气候异常化石燃料的使用引起的环境污染,排放的CO2会造成温室效应,使全球气候变暖.有关机构已向联合国发出警告,如再不对CO2的排放采取严厉措施,在10年内,世界的气候将产生不可逆转的变化.我国的环境污染问题更是日趋严重,目前,我国CO2排放量占世界总排放量的14%,在美国之后位居第二,估计到2025年,将位居第一.在本世纪初联合国关于环境污染的调查中,发现在世界上十个环境污染最严重的城市中,七个在中国.它们是太原,北京,乌鲁木齐,兰州,重庆,济南和石家庄.4.21世纪世界能源发展趋势世纪世界能源发展趋势(1)节能技术将备受重视节能技术将备受重视节能就是提高能源利用率,减少能源的浪费.目前节能技术水平已是一个国家能源利用情况的综合性指标,也是一个国家总体科学技术水平的重要标志.许多研究报告指出,依靠节能可以将能源需求量降低2530%.我国在能源利用方面的效率很低,我国的能耗很高,是世界平均水平的2倍,发达国家的5-10倍,因此更应重视节能技术,我国应该充分重视化石能源的高效利用.(2)世界能源系统将发生重大变革世界能源系统将发生重大变革据预测,20世纪形成的以化石燃料为主的世界能源系统将在21世纪转换成以可再生能源为主的新的世界能源系统.在20世纪末,化石燃料的使用量占了世界一次能源用量的89.5%.据世界能源委员会(WEC)和国际应用分析系统研究所的研究报告认为,在20世纪上半叶,化石燃料仍将是世界一次能源的主体,但到21世纪下半叶,太阳能,生物质能,风能等新能源将占世界能源的50%左右.(3)煤炭将作为过渡能源而受到重视煤炭将作为过渡能源而受到重视由于石油和天然气的储量较少,而煤炭储量相对较多,因此煤炭将作为一种过渡能源而在21世纪上半叶受到重视.主要发展的技术是洁净煤技术,煤液化和汽化技术.(4)新化石能源的开发将得到强化新化石能源的开发将得到强化近年来发现,在海洋300米深处有甲烷水合物存在.目前,甲烷水合物的开发已经受到特别的关注.据估计,世界甲烷水合物的储量可能超过石油,天然气和煤炭储量的总和.因此,甲烷水合物作为储量巨大的未开发能源开始受到世界各国的高度重视.(5)核能的利用将进一步得到重视核能的利用将进一步得到重视据国际原子能机构统计,在20世纪末,全世界运行的核电站有436座,总发电量为3.5亿千瓦.这些电站主要分布在美,法,日,英,俄等31个国家,近年来,由于担心核电站运转的安全性,核废料对环境的影响和核技术扩散对世界安全性的影响,核能的发展在发达国家已有下降趋势,但在亚洲地区仍有强劲的增加趋势,我国准备在今后几年内建造4座核电站.受控核聚变是一直受人们关心的技术,因为在海水中大约有23.4亿万吨氘,如受控核聚变技术在21世纪能得到应用,在21世纪末,核能可望占世界一次能源的30%左右.(6)可再生能源的开发将越来越受到重视可再生能源的开发将越来越受到重视鉴于化石燃料的短缺及化石燃料的使用引起严重的环境污染和气候异常,人们对新能源的开发越来越重视.其中水力能,地热能,海洋能和风能的可利用资源有限,因此,太阳能,生物质能和氢能的利用将倍受关注.二.生物质能的利用1.生物质能的优点.(1)生物质来源丰富地球上每年生长的生物质总量约14001800亿吨,相当于目前世界总能耗的10倍,我国的生物质能也极为丰富,可作为能源开发的生物质能总量可达4.5亿吨标准煤.加上生物质能可再生.因此,生物质能的高效,规模化利用可有效缓解世界能源供需矛盾.(2)生物质能可多途径利用(a)直接燃烧.其热能和蒸汽可发电,技术成熟,但效率低.(b)生物转化.包括制沼气和水解发酵制取醇类.生物质制甲醇和乙醇技术基本成熟,但生产成本较高.生物质制沼气技术相当成熟.2002年全国已建1300多万个沼气池.(c)光热转化.通过气化,裂解,光催化等技术,获得气,液体燃料来发电.(d)生物柴油.从油料植物提取植物油,经甲酯化得生物柴油.它有含氧高,含硫低,分解性能好,燃烧效率高等优点.(3)生物质能利用的环境污染少由于生物质利用过程中释放的CO2是其生长过程通过光合作用从环境吸收的,所以生物质能的利用过程不排放额外的CO2,而对环境污染少.生物质能的利用还能降低污染.如可利用生物质热解汽化技术处理生活垃圾等,可得到以甲烷为主的燃气,实现垃圾的减量化,无害化,资源化.2.生物质能利用的问题2.生物质能利用的问题生物质能利用的缺点主要是生物质分布广,大面积收集成本高,经济的收集半径在50公里以内,只适合建立小型,分散的生物质能利用系统.而小型转换系统的效率低,不提高生物质能的利用效率就不能获得好的经济效益,这是生物质能至今未能实现规模化应用的关键问题之一.因此,如何在小型,分散体系实现能量的高效,清洁及规模化利用是迫切需要解决的问题.三.太阳能的利用1.太阳能的优点太阳能的优点(1)太阳能来源丰富太阳能来源丰富太阳能来源丰富是众所周知的,这似乎是一种用之不绝,取之不尽的能源.太阳内部不停地进行热核反应,释放出巨大的能量,辐射到地球上的能量只占起辐射总能量的极小部分,约1/22亿,但地球每年接收的太阳能至少有6×1017千瓦小时,相当于74万吨标准煤的能量.其中被植物吸收的仅占0.015%.可见,开发太阳能利用的潜力很大.(2)太阳能的使用没有污染问题太阳能的使用没有污染问题这也是众所周知的,太阳能的使用基本上没有污染问题.(3)太阳能可多途径利用太阳能可多途径利用(a)太阳能的热利用.如太阳能热水器,太阳灶,太阳能蓄热池发电等.(b)太阳能发电.如太阳能电池和光电池.(c)光催化和光电催化制氢.主要用这两种技术从水或生物质中制得氢气.2.太阳能利用的概况太阳能利用的概况近年来,太阳能的利用发展很快,据1997年的数据,全球太阳能发电量已达800兆瓦.到2000年,日本已有7万个住宅用上太阳能电池,美国和欧盟计划在2010年前安装100万套太阳能电池.特别是把太阳能电池与屋顶瓦结合成光电发电系统,目前欧洲已有300套,年发电量为1亿千瓦.这种系统不但可供应清洁能源,而且美观耐用,寿命可达25年.太阳能的热利用发展更快.特别在我国,太阳能热水器的年产值已达60多亿元,居世界首位.3.太阳能利用的问题太阳能利用的问题开发太阳能利用的主要问题是如何提高太阳能的转换效率,其次是降低成本,这对我国特别重要,目前我国生产太阳能电池的能力已达几百兆瓦,但由于价格高,基本上都销往国外.第三,一些技术,如光催化和光电催化制氢技术还没成熟,没有达到实用化的阶段,应该抓紧这方面的研究和发展.四.氢能的利用1.氢能的优点氢能的优点(1)氢是自然界储量最丰富的元素.(2)氢是除核燃料外发热量最大的燃料.(3)氢燃烧生成水,是世界上最清洁的燃料.(4)燃烧性能好,可燃范围大,燃烧速度快.(5)氢可用多种方法大规模生产.(6)氢的利用形式多,可通过燃烧发电,通过燃料电池发电等.2.对氢能利用的重视2002年加拿大举办了以"氢行星"为主题的第14届世界氢能源大会.2003年在华盛顿召开15个国家和地区参加的"国际氢能经济合作伙伴"会议.冰岛计划用40年时间将冰岛建成"氢社会".布什将投资120亿美元来促进氢能源的发展.过去5年,工业化国家在氢能开发领域的投入年均递增20.5%.氢将取代天然气,油和煤而成为未来世界的主要能源,进入氢能时代已成为近年来的热门话题,21世纪将是氢能世纪.布什举着使用氢燃料的照相机我国对发展氢能经济也开始重视,参加了2003年在华盛顿召开的有15国家参加的"国际氢能经济合作伙伴"会议.2004和2005举办了两次关于氢能经济的中美双边会议.今年一月,中国科学院院士局召开了关于"石油替代能源"的研讨会,主要讨论石油资源可持续性分析,石油的替代能源,氢能燃料和我国的石油替代能源.并要组织人员进行软课题研究.3.氢能的问题3.氢能的问题(1)氢的价格氢的制备,储存和运输中的价格问题,是影响走进氢能时代的很关键的问题.要降低其价格,必须形成氢的制备,储存和运输的网络.(2)廉价清洁的制氢技术问题(2)廉价清洁的制氢技术问题目前制氢效率很低,氢的制取要消耗大量的能量,因此寻求大规模的廉价清洁的制氢技术是各国科学家共同关心的问题.(a)化石燃料制氢:目前,96%氢从化石燃料制备,技术成熟,但要造成环境污染.(b)电解水制氢:技术成熟,但耗能多,价格高.一般每生产1立方米的氢气,需要消耗4.2-6度的电能,其能量转化率不到32%.(c)生物质制氢:有可再生,产量大,可储存,碳循环等优点,从中长期看是最有前途的制氢方式.目前生物质制氢效率低.(d)生物制氢:国内外在选育高效产氢菌株工作进展不快,制氢效率低.(e)风能制氢:用风能发电来电解水产生氢,技术上没有问题,降低成本和风能发电量少是主要的问题.(f)太阳能制氢:该法还处在基础研究阶段,离商业化还有较远的距离.(3)氢的储运问题(3)氢的储运问题氢的储运技术主要解决储运的安全性和成本,现在由于储运技术不过关,因此浪费了许多氢.许多工业过程,如炼油,炼焦,氯碱,合成氨,合成甲醇及煤气制造等多有大量的副产品氢气,只是由于储运技术的问题而不能被利用.我国每年放空和烧掉的氢气至少在1010标立方米以上.因此解决氢的储运问题也是走进氢能时代的一个很关键的问题.目前氢的储运还有很大问题.(a)高压储氢:储氢量少,只有1%左右,还有不安全的问题.(b)液氢储氢:很不方便,储氢设备大,蒸发损失大.(c)吸附储氢:这是目前的研究热点,但储氢容量还较低,一般不超过2%.镁合金储氢在3%,但储放不可逆.热门一时的纳米碳管储氢也已没有了希望,最终的储氢量也只有1%左右.(e)化合物储氢:放氢不容易.(4)燃料电池还没有商品化用氢作燃料的燃料电池的出现是促进氢能利用的重要原因.近年来,由于化石燃料资源短缺和环境污染日趋严重,各国对燃料电池的研究十分重视.美国《时代周刊》把燃料电池列为21世纪十大高新科技之首,燃料电池已被认为是21世纪极具应用前景的一种新型能源系统.虽然燃料电池有很诱人的优点,而且燃料电池的发展已有100多年的历史,但至今还没有一种燃料电池已经真正商品化,因此,燃料电池何时才能商品化是一个与氢能利用密切相关的问题.4.反对氢能的意见4.反对氢能的意见(a)氢以化合物形式存在,制氢要消耗能源.它不是一种能源,而是能源的流通手段.(b)氢的泄漏会改变气候.氢不可避免泄漏,泄漏量可达15%.泄漏的氢会在大气形成水雾,它会象二氧化碳一样,使天气变暖.(c)现在一般用高压氢作燃料电池燃料,氢的泄漏会产生很大的不安全性,手机等的火花就会使泄漏的氢发生爆炸.(d)冰岛能做的,其他国家不一定能做,冰岛的氢都是电解水制得的,因该国70%的电是由地热和水电站产生的.(5)氢的清洁生产要用风能和太阳能.据估计,如用风能发电制氢,当风能发电量达到美国6%的用电量,风能发电机要占的面积要有半个加州那么大.(6)布什承诺投资120亿美元用于氢能的研究是一个微不足道的投资.美国去年用于核能和矿物质燃料方面的研究经费大于氢燃料的研究经费.美国推行"健康婚姻"的预算就有150亿美元.美国用于伊拉克战争的经费每月390亿美元.(7)氢燃料电池价格昂贵.目前内燃机成本为每千瓦50美元,而氢燃料电池为800美元.估计大量使用后,也要300美元.另外所有的加油站改成加氢站也要花费大量的资金.五.燃料电池加速氢能利用1.燃料电池的优点.(1)燃料电池是一种高效清洁的能量转换系统,可降低环境污染和气候异常.(2)燃料电池能高效利用生物质转化产生的气,液物质和氢作燃料,因此,能促进氢能的利用.(3)燃料电池的发电效率不受体系规模限制,小型燃料电池同样能够实现高效发电,适合于生物质分散性的特点.2.燃料电池定义燃料电池是一种不经燃烧直接以电化学反应的方式将燃料的化学能转变成电能的装置,只要连续供应燃料,燃料电池就能连续发电.3.原理阳极反应:H2=2H++2e阴极反应:1/2O2+2H++2e=H2O总的反应:H2+1/2O2=H2O4.燃料电池分类碱性燃料电池(AFC)(1)碱性燃料电池(AFC)阳极:催化剂:Pt,燃料:氢阴极:催化剂:Ag,氧化剂:氧电解液:30%KOH隔膜:石棉膜工作温度:60-80oC用途:航天器和潜艇的动力源优点:比能量和比功率高缺点:对CO2敏感,不宜地面使用(2)磷酸燃料电池(PAFC)磷酸燃料电池(PAFC)阳极:催化剂:Pt,燃料:氢阴极:催化剂:Pt,氧化剂:氧电解液:98%磷酸工作温度:200oC用途:家庭住宅能源和汽车动力源优点:稳定性好,已有商品生产缺点:用贵金属作催化剂,价格高.(3)质子交换膜燃料电池(PEMFC)质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极:催化剂:Pt,燃料:氢阴极:催化剂:Pt,氧化剂:氧电解液:含水的质子交换膜工作温度:60-80oC用途:汽车和潜艇等的动力源优点:比能量和比功率高,寿命长,应用范围广缺点:对CO敏感,价格高,800美元/千瓦,而内燃机50美元/千瓦.氢源问题.(4)直接甲醇燃料电池(DMFC)直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极:催化剂:Pt合金,燃料:氢阴极:催化剂:Pt,氧化剂:氧电解液:含硫酸的质子交换膜工作温度:60-80oC用途:可移动的小型电子仪器设备动力源优点:比能量高,体积小问题:Pt对甲醇氧化电催化效率低,易被甲醇氧化中间产物毒化,甲醇会透过质子交换膜.(5)熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)阳极:催化剂:Ni,燃料:氢阴极:催化剂:NiO,氧化剂:氧电解液:熔融碳酸盐(NaCO3-LiCO3)工作温度:600oC用途:发电站优点:反应温度高,不需贵金属催化剂.可用含CO的燃料气.寿命长.能量转换率高,可达80%.问题:高温下,电解液会腐蚀电极材料.寿命2万小时,商业上要4万小时.(6)固体氧化物燃料电池(SOFC)固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极:催化剂:NiZrO2,燃料:甲烷,氢阴极:催化剂:NaCrO4等,氧化剂:氧电解液:ZrO2,CeO2等工作温度:900oC用途:发电站优点:不需贵金属催化剂.寿命长.可用各种燃料气.抗中毒能力强.能量转换率最高,可达80%以上.问题:高温下,密封困难,放大困难.价格高.5.PEMFC发展现状发展现状(1)世界各国对世界各国对PEMFC的重视世界各国对的重视近十年来,近十年来,PEMFC技术的研究开发受到技术的研究开发受到许多国家的政府和跨国大公司的极大重视,许多国家的政府和跨国大公司的极大重视,已出现许多PEMFC电动车样车.电动车样车.已出现许多电动车样车我国计划,年奥运会期间,我国计划,到2008年奥运会期间,将有我年奥运会期间国生产的燃料电池电动车会小批量,国生产的燃料电池电动车会小批量,示范性地行驶在街头.性地行驶在街头.年世博会期间,辆燃料电池公交到2010年世博会期间,20辆燃料电池公交年世博会期间辆燃料电池出租车,车,300辆燃料电池出租车,1000辆电动辆燃料电池出租车辆电动汽车以及一批燃料电池场地车和邮政车都将投入运行,届时