第1章化學與能源通用PPT課件

1、第一章 化學與能源目 錄能源概述1.1化石燃料1.2核能1.3化學電源1.4節(jié)能和新能源的開發(fā)1.5生活中的化學 研究高效潔凈的轉化技術和控制低品位燃料的化學反應 開發(fā)和利用新能源 化學在能源開發(fā)和利用中扮演著重要的角色。生活中的化學 1.1 能源概述 能源：可以直接或經(jīng)轉換提供人類所需的光、熱、動力等任一形式能量的載能體資源。人類生存和發(fā)展的重要物質基礎，是從事各種經(jīng)濟活動的原動力，也是社會經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志。生活中的化學 1.1.1 能源的分類生活中的化學 綠色能源 利用現(xiàn)代技術開發(fā)干凈、無污染的新能源；化害為利，將發(fā)展能源同改善環(huán)境緊密結合。生活中的化學 1.1.2 能量的轉化 能源

2、和能量既有聯(lián)系又有區(qū)別。 能源的使用其實就是能量形式的轉化過程。 煤燃燒燈泡發(fā)光電解器電解生活中的化學 熱力學第一定律數(shù)學表達式：U=Q+W能量可以從一種形式轉化為另一種形式，在轉化過程中能量既不會消失也不會增加。U體系內能的變化Q體系從外界吸收的熱量W外界對體系所做的功生活中的化學 1.1.3 能源利用史 火的發(fā)現(xiàn)18世紀中葉第二次世界大戰(zhàn)之后 化石能源的枯竭 柴草時期 石油時期 煤炭時期 新能源時期 生活中的化學 1.1.4 世界能源消費概況 生活中的化學 1.1.5 中國能源消費概況 生活中的化學 我國能源資源的特點 總量多,人均少 能源分布很不均衡 以煤為主的能源結構面臨嚴峻挑戰(zhàn) 能源

3、利用率低，單位產值能耗高能源消費結構不合理，工業(yè)消耗占較大比重農村商業(yè)能源短缺 生活中的化學 1.2 化石燃料 世界各國所需的燃料幾乎全部來自化石燃料，即煤、石油和天然氣。 生活中的化學 1.2.1 煤分布不均勻，絕大部分都埋藏在北緯30以上地區(qū)。我國的煤炭儲量排名世界第二。煤炭作為化石燃料是非再生能源，按現(xiàn)在的開采速度估計，煤只能用幾百年。 生活中的化學 2008-2009年中國煤炭價格走勢 中國煤炭工業(yè)協(xié)會于2009年1月14日發(fā)布2008年全國煤炭工業(yè)統(tǒng)計快報。 2008年，煤炭價格經(jīng)歷了一場“過山車”式的行情。 2009年上半年，受供需影響，我國煤炭價格基本保持在2008年末的水平。生

4、活中的化學 1.煤的形成由古植物經(jīng)過復雜的生物化學、物理化學和地球化學作用轉變而成的固體有機可燃礦產。 生活中的化學 煤的形成生活中的化學 煤田形成具備的條件 繁茂的植物以及植物死亡后大量殘骸的堆積。 氣候溫暖潮濕以及為植物的繁茂生長創(chuàng)造的有利條件。適宜的植物殘骸堆積地形。地殼運動使植物殘骸積聚，并逐漸被泥沙等沉積物覆蓋，發(fā)生一系列生物化學和地球化學作用。 生活中的化學 有機質無機礦物質 水分 除水分以外的所有無機質的總稱 2.煤的化學組成外在水分內在水分 由原始植物質演變而來 生活中的化學 煤的化學組成硫碳氫氧氮磷砷氯煤中的有機質生活中的化學 煤的化學組成由于各種煤的碳、氫、氧、氮和硫等主要

5、的比例不同，導致煤的組成結構不同。煤的化學組成雖然各有差別，目前公認的平均組成可用C135H96O9NS代表，此外也還有微量的其他非金屬和金屬元素。 表1-5 煤的主要化學組成及其含量生活中的化學 煤的化學組成許多研究者報道過不同的煤的化學結構模型，但還不能揭示出煤的實質結構。煤是一種混合物，沒有單一的分子結構，相對分子質量為3001000。 煤的經(jīng)典結構模型生活中的化學 煤的化學組成煤的現(xiàn)代結構模型生活中的化學 3.煤的綜合利用 煤的氣化煤的焦化煤的液化一是，使煤轉化為清潔的能源二是，提取分離煤中所含寶貴的化工原料 生活中的化學 （1）煤的氣化煤在氧氣不足的情況下進行不完全氧化，并通過不同的

6、氣體介質(如空氣、水蒸氣、氧氣或其他氣體)將煤中有機質轉化為含一氧化碳、氫、甲烷等可燃氣體的過程。 目的制取清潔的氣體燃料制取化工合成用的氣體原料生活中的化學 主要化學反應過程 甲烷化反應水煤氣反應 氧化燃燒反應還原反應（發(fā)生爐煤氣反應）生活中的化學 （2）煤的焦化 也叫煤的干餾,是把煤置于隔絕空氣的密閉煉焦爐內加熱，生成固態(tài)的焦炭、液態(tài)的煤焦油和氣態(tài)的焦爐氣。高溫（10001100 ）中溫 （700900 ）低溫 （500600 ）生活中的化學 煤的干餾產物 生活中的化學 （3）煤的液化 將煤炭轉換成可替代石油的液體燃料和用于合成的化工原料。 煤具有戰(zhàn)略意義的另一種轉換 。生活中的化學 直接

7、液化法間接液化法2007在較高溫度（大于400）和較高壓力（大于10MPa）的條件下，通過溶劑和催化劑對煤進行加氫裂解而直接獲得液化油。煤的液化使煤氣化得到CO和H2等氣體小分子，然后在一定的溫度、壓力和催化劑的作用下合成各種烷烴(CnH2n+2)、烯烴(CnH2n)和乙醇(C2H5OH)、乙醛(CH3CHO)等液態(tài)燃料。生活中的化學 1.2.2 石油和天然氣 春曉油田工業(yè)的血液 黑色的黃金 生活中的化學 世界兩大產油帶 世界兩大產油帶，一個是長科迪勒地帶，北起阿拉斯加和加拿大，經(jīng)美國西海岸到南美委內瑞拉、阿根廷；另一個叫特提斯地帶，從地中海經(jīng)中東到印度尼西亞。 生活中的化學 石油輸出國組織（

8、OPEC） 目前，OPEC共有12個成員國，旨在通過消除有害的、不必要的價格波動，確保國際石油市場上石油價格的穩(wěn)定，保證各成員在任何情況下都能獲得穩(wěn)定的石油收入，并為石油消費國提供足夠、經(jīng)濟、長期的石油供應。 生活中的化學 20082009年國際石油價格走勢2008年，國際油價經(jīng)歷了過山車般的大起大落，以7月4日為分水嶺，呈現(xiàn)出明顯的倒“V”字走勢。 生活中的化學 1.石油和天然氣的成因 無機生成學說 有機生成學說 生活中的化學 人們已發(fā)現(xiàn)和利用的天然氣 生物成因氣油型氣無機成因氣水合物氣煤成氣深海水合物圈閉氣常規(guī)天然氣生活中的化學 2.石油和天然氣的組成 石油的主要成分是烴類有機物。天然石油

9、（原油）人造石油從油田（油礦）中開采出來的 從油頁巖或煤炭經(jīng)干餾或合成的方法提煉出來的 生活中的化學 2.石油和天然氣的組成 天然氣的主要成分是甲烷(CH4)，也有少量乙烷(C2H6)和丙烷(C3H8)等低碳烷烴以及二氧化碳、氫氣、硫化物等非烴類物質。干氣或貧氣 濕氣甲烷含量高 C2以上烷烴含量較高生活中的化學 3.石油的煉制 在進行煉制以前需要對原油進行預處理，將油氣分開，沉降泥沙，并采用電法或化學法脫鹽、脫水，然后將其運送到煉化廠，加工成為人們需要的能源產品。 。主要工藝過程包含原油分餾、催化裂化、催化重整和加氫等。 生活中的化學 在加熱時，沸點低的烴類先氣化，經(jīng)過冷凝先分離出來，借此可以

10、把沸點不同的化合物進行分離，這種方法叫分餾。屬于物理變化，所得產品叫餾分。 (1) 分餾生活中的化學 圖1-1 石油分餾示意圖 生活中的化學 表1-6 石油分餾的產品和用途 生活中的化學 石油化工的重要原料乙烯乙烯以O2為催化劑在150 、20 MPa條件可制得高壓聚乙烯，日常生活中用的食品袋、食品匣、奶瓶等就是用這種材料成型的。若用TiCl4做催化劑在100 、常壓下，則可制得強度較高的低壓聚乙烯，它可制造臉盆、水桶等器皿。在KMnO4催化下可加水成為乙二醇，是制造滌綸的原料之一。眾多乙烯產品廣泛用于工農業(yè)、交通、軍事等領域?，F(xiàn)代石油化學工業(yè)的一個龍頭產品，是一個國家綜合國力的標志之一。生活

11、中的化學 當燒菜進行到一半突然斷氣時，可以將液化氣罐搖一搖，或者在罐子外澆一點熱水，甚至在氣罐上敷上一塊熱毛巾，火會立刻大起來。城市居民用石油液化氣的主要成分就是丁烷，另外還含有在液化時帶進的一定量的戊烷(C5H12)和己烷(C6H14)，它們的沸點分別是36 和69 。用戶在室溫下打開閥門時，這些雜質沸點較高，在室溫下不能氣化，而以液態(tài)沉積于鋼瓶中。所以，加溫實際上使戊烷和己烷氣化，它們同樣是可燃氣體，可使燃燒時間延長。生活小貼士生活中的化學 汽油發(fā)動機在汽缸中燃燒時抵抗爆炸的能力，可用辛烷值度量。提高辛烷值的兩種方法在汽油中加入添加劑通過石油餾分的化學轉化來改變汽油的烴類組成抗爆性生活中的

12、化學 汽油牌號的根據(jù)辛烷值 評定柴油抗爆性的指標十六烷值 柴油牌號的根據(jù)凝固點 生活中的化學 （2）裂化將重油等大分子烴類分裂成汽油、柴油等小分子烴類的一種煉制方法。 熱裂化催化裂化加氫裂化生活中的化學 在加熱、氫壓和催化劑存在的條件下，將汽油餾分中的烴類分子結構進行重新排列成新的分子結構，使原油蒸餾所得的輕汽油餾分轉變成富含芳烴的高辛烷值汽油（重整汽油），并副產液化石油氣和氫氣的過程。 （3）催化重整 生活中的化學 用催化劑在一定溫度和壓力下使H2和這些雜環(huán)有機物起反應生成NH3或H2S而分離，留在油品中的只是碳氫化合物。提高油品質量的過程。 （4）加氫精制 生活中的化學 一次加工 二次加工

13、 三次加工原油預處理、常壓蒸餾和減壓蒸餾裂化、催化重整和加氫精制等石油烴烷基化、烯烴疊合、石油烴異構化等 化學變化物理變化催化劑生活中的化學 1.2.3 可燃冰 自然界發(fā)現(xiàn)的可燃冰多呈白色、淡黃色、琥珀色、暗褐色等軸狀、層狀、小針狀結晶體或分散狀。天然氣水合物籠形包合物生活中的化學 以甲烷為主的可燃氣體，是由甲烷和水形成的水合物。分子式：MnH2O（M甲烷等氣體，n水分子數(shù)。） 1.2.3 可燃冰 生活中的化學 充足的烴類氣體來源適當?shù)臏貕簵l件地質構造環(huán)境最主要地質條件1.可燃冰的形成 生活中的化學 通過降低壓力引起天然氣水合物穩(wěn)定的相平衡曲線移動，促使水合物分解；不需要昂貴的連續(xù)激發(fā)，可能成

14、為今后大規(guī)模開采可燃冰的有效方法之一，但單用此法速度較慢。 能促使溫度上升達到水合物分解的方法；主要不足:造成大量的熱損失，效率很低。利用某些化學試劑改變水合物形成的相平衡條件，分解水合物；較熱激發(fā)法作用緩慢，最大的缺點是費用太昂貴。 熱激化法減壓法化學試劑法 2.可燃冰的開采 生活中的化學 可燃冰開采需謹慎 專家提示 天然可燃冰呈固態(tài)，不會像石油開采那樣自噴流出。如果把它從海底一塊塊搬出，在從海底到海面的運送過程中，甲烷就會揮發(fā)殆盡，同時還會給大氣造成巨大危害。如果開采不當，后果絕對是災難性的。 可燃冰作為未來新能源，同時也是一種“危險”的能源?？扇急拈_發(fā)利用就像一柄“雙刃劍”，需要非常小

15、心謹慎。在考慮其資源價值的同時，必須充分注意到有關的開發(fā)利用將給人類帶來的嚴重環(huán)境災難。生活中的化學 3.可燃冰在中國的狀況 青藏高原五道梁永凍區(qū)鉆探發(fā)現(xiàn)大量可燃冰的征兆。南海西沙海槽等海區(qū)已相繼發(fā)現(xiàn)存在可燃冰的直接標志。青島海洋地質研究所已建立有自主知識產權的可燃冰實驗室并成功點燃可燃冰。青海省天峻縣木里鎮(zhèn)祁連山南麓“可燃冰”鉆探現(xiàn)場 生活中的化學 核聚變能兩個較輕原子核(如氫的同位素氘、氚)聚合成一個較重的原子核，釋放的能量。1.3 核能 又稱原子能、原子核能，是原子核結構發(fā)生變化時放出的能量。 核裂變能 重核原子（如鈾、钚）分裂成兩個或多個較輕原子核，產生鏈式反應，釋放的能量。 兩種方式

16、 生活中的化學 1.3.1 核能的產生 物質-能量轉換方程：愛因斯坦的質能關系正確地解釋了原子能的來源，奠定了原子能理論的基礎。E能量 m質量 c光速生活中的化學 1.3.2 核裂變 U-235原子核受高能中子轟擊時，分裂為質量相差不多的兩種核素，同時又產生幾個中子，還釋放大量的能量，這就是核裂變。 生活中的化學 1.3.2 核裂變 發(fā)展核能工業(yè)是降低大氣溫室效應的有效途徑之一。 核能是一種清潔、安全的能源。發(fā)展核電是解決當前電力缺口的一種重要選擇。 生活中的化學 1.3.2 核裂變核電站對環(huán)境的影響主要是流出物中放射性物質對周圍環(huán)境產生的輻射。輕者白血球減少、惡心、嘔吐、脫發(fā)等癥狀重者出血、

17、潰瘍、遺傳失常、癌癥等 核電站運行的兩大問題安全核廢料的處理生活中的化學 核電站建設站址設在地質結構穩(wěn)定的巖石層能承受地震、洪水、颶風等各種自然災害的侵襲反應堆外殼要充分考慮各種可能產生的高壓高溫情況國際原子能委員會組織專家對各核電站進行評審操作人員必須經(jīng)過嚴格培訓和考核才能上崗安全第一生活中的化學 核電站建設 浙江海鹽秦山核電站廣東大亞灣核電站生活中的化學 核電站附近的居民會不會受到過量的放射性輻射專家提示專家提示，這種擔憂完全是沒有必要的！嚴格控制放射性物質的排放三道防止放射性物質泄露的屏障。三個縱深防御措施。由于采用“多重保護、多道屏障、縱深設防”的設計原則，核電站一般不會發(fā)生事故，特別

18、是發(fā)生嚴重事故的可能性極小。 生活中的化學 核電站與廣島、長崎的原子彈悲劇的聯(lián)系與區(qū)別 專家提示原子彈爆炸的能量和核反應堆的能量雖然都來自原子核裂變，但這是兩種不完全相同的過程。雖然核反應堆的結構和特性與原子彈完全相同，但反應堆大都采用低濃度裂變物質作燃料，這些燃料都分散在反應堆內，在任何情況下都不會像原子彈那樣將燃料壓在一起而發(fā)生核爆炸。而且，反應堆有各種安全控制手段以實現(xiàn)受控的鏈式裂變反應，即當核能意外釋放太快、堆芯溫度上升太快時，鏈式裂變反應就會自行減弱，乃至停止。 生活中的化學 放射性廢物的安全處置專家提示早期：將廢料直接埋入地下。后來：將廢料裝在金屬桶里，外面加一層混凝土或瀝青，棄于

19、海底?，F(xiàn)在：應盡量回收用過的核燃料中還未燃盡的鈾。廢料中還有些有使用價值的放射性物質和非放射性物質，也應提取分離。其他放射性廢料應裝入防震、防腐、防泄漏的特制容器，然后將容器深埋在荒無人煙的巖石層里。生活中的化學 1.3.3 核聚變 由兩個或多個輕核聚合成一個較重的原子核并釋放出能量的過程。從獲取核聚變能的角度看，目前參與核反應的氫原子核主要以氘(D)、氚(T)反應為主。 生活中的化學 1.3.3 核聚變 在自然界中，只有在太陽等恒星內部，因溫度極高，氫核才有足夠動能去克服核內的斥力，而自動地發(fā)生持續(xù)的聚變。第一顆氫彈爆炸人工的聚變目前只能在氫彈爆炸或加速器產生的高能粒子碰撞中實現(xiàn)。生活中的化

20、學 聚變堆是次臨界堆，沒有裂變堆那種超臨界爆炸的危險。聚變能為人類未來的主要能源，具有安全、清潔、取之不盡用之不竭的特點。 1.3.3 核聚變核聚變的原料及其產物基本上無放射性，聚變堆在工作過程中沒有大量高放射性廢料。由于核聚變需要極高溫度，一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，燃料溫度下降，聚變反應就會自動中止。生活中的化學 1.4 化學電源 電能是現(xiàn)代社會生活的必需品，是最重要的二次能源。煤和石油制品發(fā)電 化學電源熱效率低，能耗高，污染重。 把化學能直接轉化為電能的裝置統(tǒng)稱，又稱化學電池，俗稱電池。 生活中的化學 1.4.1化學電源的工作原理及組成放電電能化學能充電正極負極失去電子氧化反應 得到電子還原反

21、應 生活中的化學 1.4.1 化學電源的工作原理及組成銅鋅原電池化學反應中氧化過程和還原過程必須分隔在兩個區(qū)域中進行。 物質在進行轉變的過程中電子必須通過外電路。 兩個必備條件生活中的化學 電池的基本組成部分 電極電解質外殼隔離物生活中的化學 堿性鋅錳電池（堿錳電池） 第四代產品，老式鋅錳電池的改進。 鋅皮鋅粉 電解液：KOH水溶液 1.4.2 常用化學電源1.鋅錳干電池中性鋅-二氧化錳電池 （鋅-錳電池） 1號、5號干電池 負極：鋅 正極：二氧化錳 電解質：氯化鋅和氯化銨電解質酸堿性 生活中的化學 圖1-4 中性鋅錳干電池的結構 生活中的化學 使用干電池注意事項 極性切忌裝反。電池不要短路。

22、電池漏液或氣脹變形，須及時取出；當電器長時間不用時，也應取出電池。不要長期貯存電池。不要震動與碰撞電池。不要用加熱與充電方法激活電池。置于干燥和陰涼的地方。新舊電池不宜混用。不要將廢棄電池扔入火中。廢舊干電池應妥善處置。 生活小貼士生活中的化學 2.鉛蓄電池 電動勢高 電壓穩(wěn)定 使用溫度范圍寬 原料豐富 價格便宜 笨重 防震性差 易溢出酸霧 維護不便 攜帶不便 優(yōu)點最早出現(xiàn)的一類二次電池。應用廣泛。當前研究的主要方向是提高比能量、循環(huán)壽命和使用期限?；就緩绞翘岣呋钚晕镔|利用率，降低電池的質量，防止活性材料的脫落和尋找耐腐蝕的正極板等。缺點生活中的化學 1.4.3 幾種新型化學電源1.氫鎳電池

23、 新型的二次電池 正極:氧化鎳 負極:氫電極 3種工作狀態(tài):正常、過充電和過放電 不同的工作狀態(tài)，電池內部發(fā)生不同的電化學反應。 生活中的化學 1.4.3 幾種新型化學電源2.鋰電池 內部采用螺旋繞制結構 正極:鋰和二氧化鈷組成的鋰離子收集極及鋁薄膜組成的電流收集極 負極:片狀炭材料組成的鋰離子收集極和銅薄膜組成的電流收集極 有機電解質溶液 安全閥和PTC元件 應用廣泛鋰電池電動自行車手機鋰電池生活中的化學 北京奧運會中的鋰電池為打造“科技奧運”、“綠色奧運”，新型的鋰電池電動公交車在北京奧運村區(qū)域投入運行。北京奧運會以鋰電池電動車取代傳統(tǒng)公交車，實為“明智之舉”：首先，鋰電池電動車更加環(huán)保，

24、與普通公交車相比，沒有尾氣排放；再者，鋰電池使用的壽命也比較長，一般可以反復充電500次甚至1000次以上；另外，它最大的優(yōu)點是比較省電。生活中的化學 鋰電池在使用過程中常常會出現(xiàn)發(fā)熱、燃燒現(xiàn)象，輕者影響主機使用，重者還會燒毀主機引起火災。這是因為鋰電池中的許多材料與水接觸后，可發(fā)生劇烈的化學反應并釋放出大量熱能，導致發(fā)熱、燃燒。人們在使用鋰電池時一定要注意防水、防潮濕。各種主機停用后，應取下鋰電池置于干燥、低溫處妥善保管，以預防和避免因鋰電池使用不當而引起家庭火災事故。生活小貼士生活中的化學 1.4.3 幾種新型化學電源3.燃料電池 通過電化學過程將燃料中的化學能直接轉化為電能的電池。 優(yōu)點

25、能量轉換效率極高可減少化學污染排放，而且操作過程中不產生噪聲污染?？墒褂枚喾N多樣的初級燃料筆記本燃料電池（位于底部 ）生活中的化學 4.水果電池 理論上來說，電流大小直接和果酸濃度相關。水果（酸性電解質）化學活性不同的金屬生活中的化學 1.5 節(jié)能和新能源的開發(fā)節(jié)能:從能源生產到消費的各個環(huán)節(jié)減少損失和浪費，提高其有效利用率。在節(jié)能的同時，也要積極開展各種新型能源的研究和探索，目前不成熟的新能源也可能成為未來的主要能源。 節(jié)能標志生活中的化學 燃油稅 燃油稅等消費稅種在在許多歐洲國家和日本長期實施，促進了能效提高和技術開發(fā)，收到了顯著的節(jié)能效果。燃油稅于2009年1月1日正式在我國實施。燃油稅

26、是指對在我國境內行使的汽車購用的汽油、柴油所征收的稅。它是費改稅的產物，是取代養(yǎng)路費而開征的，其實質是汽車燃油稅。它取代了先前不同車輛間幾乎相同的養(yǎng)路費、車船使用稅等固定支出。必須很好地使用燃油稅這個經(jīng)濟杠桿，利用高燃油稅政策，以促進節(jié)油、環(huán)保的小型車的發(fā)展。 生活中的化學 當代新能源共同特點資源豐富可以再生沒有污染或很少污染 生物質能地熱能太陽能海洋能氫 能風 能生活中的化學 1.5.1 生物質能植物類非植物類生物質：生物體通過光合作用生成的有機物，包含所有動物、植物、微生物以及由這些生命體排泄和代謝所產生的有機物質，是地球上存在最廣泛的物質。種類繁多。 雜草畜禽糞便 城市有機垃圾 工業(yè)廢水

27、 藻類農林類廢棄物（秸稈、谷殼、薪柴、木屑等） 生活中的化學 優(yōu) 點缺點2007熱值及熱效率低體積大不易運輸 易燃燒污染少灰分較低 1.5.1 生物質能定義以生物質為載體的能量，把太陽能以化學能形式固定在生物質中的一種能量形式。 生活中的化學 1.生物質能的本質 直接或間接來源于植物的光合作用。 生活中的化學 2.生物質燃燒生物質直接燃燒 生物質和煤的混合燃燒 生物質的氣化燃燒 可燃部分主要是纖維素、半纖維素、木質素。 生活中的化學 每千克乙醇燃燒約釋放30000kJ的熱量，而且不含硫及灰分，是一種優(yōu)質的、極具發(fā)展?jié)摿Φ?、可?guī)?；a的、潔凈的新型燃料。乙醇作為新能源，最大的優(yōu)勢在于其屬于可再

28、生能源。 3.生物質燃料乙醇乙醇生產方法 微生物發(fā)酵法化學合成法生活中的化學 使用乙醇汽油時間最長、成效最大的國家是美國和巴西。 我國燃料乙醇發(fā)展空間十分可觀，可綜合解決國家石油短缺、糧食相對過剩及環(huán)境惡化三大熱點問題 。3.生物質燃料乙醇燃料乙醇 乙醇汽油乙醇柴油乙醇潤滑油生活中的化學 4.生物質燃料沼氣由有機物質(糞便、雜草、作物、秸稈、污泥、廢水、垃圾等)在適宜的溫度、濕度、酸堿度和厭氧的情況下，經(jīng)過微生物發(fā)酵分解作用產生的一種可燃性氣體。主要成分是CH4和CO2，還有少量的H2，N2，CO，H2S和NH3等。發(fā)酵過程比較復雜，一般包括兩個階段，即產酸階段（酸性發(fā)酵期）和產氣階段（甲烷發(fā)

29、酵）。生活中的化學 沼氣發(fā)酵過程圖第一階段：發(fā)酵微生物第三階段：產氫、乙酸細菌多糖乙酸、H2、CO2、甲酸CH4+CO2+H2O肽和氨基酸糖第二階段：產氫、產乙酸細菌脂肪酸和甘油淀粉脂肪丙酸、丁酸乙酸、乳酸蛋白質生活中的化學 沼氣工程2005年底，全國已建成大中型沼氣工程700多座，主要分布在中國東部地區(qū)和大城市郊區(qū)。江蘇、浙江、江西、上海和北京等5個省、直轄市，目前正在運行的大中型沼氣工程占全國總量的一半左右。 生活中的化學 氣暖熱電肥聯(lián)產的大中型沼氣工程 生活中的化學 光皮樹黃連木油楠綠玉樹一些藻類5.能源植物 環(huán)保性能好、可再生、低成本、安全性和持續(xù)穩(wěn)定性好，未來發(fā)展的一種重要新能源。

30、高粱甘蔗木薯耶路撒冷菜薊麻瘋樹生活中的化學 石油植物主要分布在大戟科 石油植物是綠色植物，在生產過程中一般不會污染環(huán)境，而且屬于可再生資源，可有計劃地種植和收獲。石油草柴油樹（麻瘋樹）生活中的化學 藻類植物水藻是當今最有開發(fā)前途的能源之一。水藻發(fā)電來源廣泛，品種多，生長快，產量高，是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源。 生活中的化學 1.5.2 太陽能地球上最根本的能源一種巨大、無污染、潔凈、安全、經(jīng)濟的自然能源生活中的化學 1.太陽能的本質太陽內部連續(xù)不斷的氫核聚變反應過程產生的能量。 廣義的太陽能 狹義的太陽能風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質能以及部分潮汐能 ,甚至化石燃料 。限于太

31、陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉換。 生活中的化學 2.太陽能的利用優(yōu)點缺點無限的儲量，取之不盡，用之不竭存在普遍，就地取用在開發(fā)利用過程中不產生污染從原理上講技術可行，有著廣泛利用的經(jīng)濟性 能流密度低強度受各種因素(季節(jié)、地點、氣候等)的影響而不能維持常量。大大限制了太陽能的有效利用 太陽能資源分析是太陽能利用是否可行的基礎。 生活中的化學 光熱利用光電利用光化學利用 現(xiàn)代太陽能利用日益廣泛2.太陽能的利用生活中的化學 光熱利用太陽能熱水器太陽灶集熱器生活中的化學 光電利用太陽能電池板太陽能自行車太陽能花生活中的化學 光合作用光化學作用光電轉換光化學利用光分解水制氫光轉換成電后電解水制氫

32、 生活中的化學 北京奧運會中的太陽能應用 奧運村的太陽能熱水系統(tǒng)生活中的化學 北京奧運會中的太陽能應用太陽能光伏發(fā)電照明系統(tǒng) 奧運場館路燈 生活中的化學 北京奧運會中的太陽能應用運動員餐廳外，海爾太陽能空調全部正常運行 生活中的化學 1.5.3 氫能以氫及其同位素為主體的反應中或氫的狀態(tài)變化過程中所釋放的能量，包括氫核能和氫化學能兩大部分。 廣泛意義的氫能 普通意義的氫能包括氫的同位素氘、氚的聚變反應釋放的能量較狹義：氫燃燒所放出的化學能。較廣義：氫和氧通過化學反應直接轉變成電能的過程，或氫作為熱能和機械能的中間載體而轉變能量的過程。生活中的化學 1.5.3 氫能未來最理想的二次能源儲量豐富重

33、復使用無污染高熱能危險小 便于貯存、運輸和使用生活中的化學 1.氫的制取從含氫氣源（如精煉氣、半水煤氣、城市煤氣、焦爐氣、甲醇尾氣等）中用變壓吸附法(PSA)、膜法來制取純氫。采用天然氣、煤、石油等蒸氣轉化制氣或是甲醇裂解、氨裂解、水電解等方法得到含氫氣源，再分離提純。生活中的化學 2.氫的儲存易燃 易擴撒 質輕 儲氫及輸氫技術要求能量密度大（包含單位體積和質量儲存的氫含量大）、能耗少、安全性高。 氫的儲存和運輸是氫能系統(tǒng)的關鍵。 生活中的化學 2.氫的儲存物理儲存法化學儲存法液氫 高壓氫氣 活性炭吸附 地下巖洞 玻璃微球 碳纖維和碳納米管 金屬氫化物 有機液態(tài)氫化物 無機物 鐵磁性材料 生活中的化學 3.氫能的利用氫能作為一種清潔的新能源和可再生能源，是石油、化工、化肥和冶金工業(yè)中的重要原料。氣體燃料金屬氫化物合成氨利用方式生活中的化學 合成氨當今氫的最大應用。 生活中的化學 金屬氫化物具有化學能、熱能和機械能相互轉換的功能。金屬氫化物圓筒生活中的化學 氣體燃料長征運載火箭氫氣燃料汽車生活中的化學 1.5.4 地熱能 由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內部的熔巖，并以熱力形式存在，是引致火山爆發(fā)及地震的能量。集中分布在構造板塊邊緣一帶，也是火山和地震多發(fā)區(qū)。地熱能也是太陽