精細(xì)化工專業(yè)人才培養(yǎng)方案和電化學(xué)技術(shù)在新能源中的利用

PAGEPAGE5精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案一、培養(yǎng)目標(biāo)本專業(yè)培養(yǎng)熱愛祖國，擁護黨的基本路線，德、能、體、美等全面發(fā)展的，具有現(xiàn)代社會必備的基本素質(zhì)，掌握精細(xì)化工生產(chǎn)必需的基礎(chǔ)理論知識和基本技能，從事精細(xì)化工生產(chǎn)運行、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理等工作需要的實踐能力強的高素質(zhì)技能型人才。二、主要就業(yè)崗位本專業(yè)畢業(yè)生可在精細(xì)化工、鹽化工、制藥化工、石油化工、煤化工等相關(guān)行業(yè)的以下崗位從業(yè)1、一線化工生產(chǎn)操作崗位，如合成操作、分離與提純操作、車間調(diào)度等崗位；2、生產(chǎn)組織與工藝技術(shù)的管理等崗位；如車間生產(chǎn)統(tǒng)計、成本核算等崗位；3、化學(xué)品分析與檢驗原料，如原料、中間體及成品檢驗等崗位；4、產(chǎn)品開發(fā)和工藝技術(shù)改造崗位；5、產(chǎn)品的營銷等崗位。三、培養(yǎng)規(guī)格（一）知識要求1、掌握本專業(yè)所需的政治理論、應(yīng)用數(shù)學(xué)、英語等文化知識。2、掌握化學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)理論基礎(chǔ)等基礎(chǔ)化學(xué)知識。3、掌握化工單元操作、化工設(shè)備、化工機械及制圖等工程知識。4、掌握精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)產(chǎn)品制備、精細(xì)化學(xué)品分析、復(fù)配及生產(chǎn)工藝、環(huán)保安全等專業(yè)知識。5、掌握化學(xué)試驗、工藝試驗、分析實驗的基本技能及化工產(chǎn)品生產(chǎn)基本技能。（二）能力要求1、具有對精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)生產(chǎn)操作、化工產(chǎn)品分析檢測、化工產(chǎn)品質(zhì)量控制的基本技術(shù)；2、具有在化工及相關(guān)領(lǐng)域從事設(shè)計、生產(chǎn)、管理和技術(shù)研究、新產(chǎn)品開發(fā)、化工自動化控制的基本能力；3、具有化工設(shè)備維護與維修能力；4、具有閱讀相關(guān)科技英文資料，使用工具手冊能力；5、具有一定的科學(xué)研究和實際工作能力；6、具有良好的身體素質(zhì)，達到大學(xué)生體制健康標(biāo)準(zhǔn)；7、具有良好的心理素質(zhì)，能很快的融入到社會之中，發(fā)揮自己的一技之長；8、具有獨立工作、不斷探索、獲取新知識的基本能力。（三）從業(yè)素質(zhì)1、思想道德素質(zhì)：掌握鄧小平理論的基礎(chǔ)知識，較強的思想道德修養(yǎng)和馬列主義理論基礎(chǔ)。具有愛崗敬業(yè)，遵紀(jì)守法的職業(yè)道德和思想品德。2、文化素質(zhì)：具有較強的文化素質(zhì)修養(yǎng)，一定的法律常識和語言表達能力。3、專業(yè)素質(zhì)：熟悉專業(yè)技術(shù)知識，掌握專業(yè)能力，能夠進行產(chǎn)品開發(fā)、制造、維護。4、身心素質(zhì)：具有良好的身體素質(zhì)，較強的心理素質(zhì)和創(chuàng)新精神，勇于克服困難。（四）職業(yè)資格證書與技能等級證書要求證書名稱證書要求有機合成工證書中級及以上，必須取得化工分析工證書中級及以上化工總控工證書制圖員證書全國高等學(xué)校英語應(yīng)用能力考試證書A級或B級，必須取得全國計算機等級考試證書一級及以上，必須取得四、招生對象與學(xué)制招生對象：高中畢業(yè)生學(xué)制：三年，學(xué)習(xí)期限3-4年。五、核心課程簡介1、精細(xì)化工生產(chǎn)技術(shù)主要講授表面活性劑、合成材料加工用化學(xué)品、農(nóng)用化學(xué)品、石油化學(xué)品、水處理劑、涂料、黏合劑、化妝品、食品添加劑、工業(yè)與民用洗滌劑以及信息材料等相關(guān)知識。著重介紹各類產(chǎn)品的功能、類別、應(yīng)用性能和發(fā)展趨勢；將精細(xì)有機合成單元反應(yīng)與具體工業(yè)生產(chǎn)實例結(jié)合，重點闡述典型精細(xì)化學(xué)品的合成路線和工藝路線，生產(chǎn)技術(shù)；并介紹了某些品種的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，原料規(guī)格及消耗，國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，分析測試技術(shù)等；以期培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力，提高分析問題和解決實際問題的綜合素質(zhì)。2、精細(xì)化學(xué)品檢測技術(shù)學(xué)習(xí)精細(xì)化學(xué)品的特征和生成、工業(yè)分析、元素分析、精細(xì)化學(xué)品的有機質(zhì)的結(jié)構(gòu)、工藝性質(zhì)、精細(xì)化學(xué)品分類以及精細(xì)化學(xué)品化驗?zāi)芰途C合素質(zhì)的培養(yǎng)，重在培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力。3、精細(xì)有機合成課程的基本任務(wù)是使學(xué)生獲得有機合成化學(xué)的基本知識、基本理論及基本合成實驗技能。掌握分子骨架的形成，官能團的導(dǎo)入、除去及互變；學(xué)會逆合成分析法與有機合成設(shè)計。通過該課程培養(yǎng)學(xué)生在以后化工生產(chǎn)中分析問題、解決問題的能力。使化學(xué)合成方面的能力得到加強，同時為專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)。4、化工單元操作技術(shù)學(xué)習(xí)流體流動、流體輸送、非均相物系分離、傳熱、蒸發(fā)、結(jié)晶、蒸餾、吸收、萃取、干燥等化工單元操作。使學(xué)生掌握化工單元操作的基本原理、基本計算和實驗基本技能，了解典型化工設(shè)備性能、結(jié)構(gòu)與操作，能進行單元操作設(shè)備的工藝設(shè)計計算。5、化工制圖學(xué)習(xí)制圖的基礎(chǔ)知識，投影原理、視圖、剖面圖、零件圖、裝配圖、軸測圖、化工設(shè)備圖、化工管路圖和化工工藝流程圖，使學(xué)生能繪制一般的零件圖、化工設(shè)備圖、工藝流程圖和化工管路圖。并初步掌握計算機繪圖的方法，繪制簡單的化工工藝設(shè)備及工藝圖。6、藥物合成技術(shù)主要學(xué)習(xí)碳鏈的形成、碳環(huán)及其衍生物、雜環(huán)化合物、多肽和生物大分子、官能團轉(zhuǎn)換、選擇性合成反應(yīng)以及藥物與精細(xì)有機品合成設(shè)計方法等內(nèi)容。重點強調(diào)在掌握整體知識框架的基礎(chǔ)上，如何設(shè)計合成路線和實驗方案，并能對其運用工程的方法進行優(yōu)選。7、高聚物生產(chǎn)技術(shù)本課程通過學(xué)習(xí)自由基聚合反應(yīng)、離子型聚合反應(yīng)、配位聚合反應(yīng)、開環(huán)聚合反應(yīng)、縮聚反應(yīng)與逐步加聚反應(yīng)、高聚物的結(jié)構(gòu)、高聚物的物理性能、高聚物的化學(xué)反應(yīng)、聚合反應(yīng)的工業(yè)實施方法、合成樹脂及塑料、合成橡膠、合成纖維等主要內(nèi)容，使學(xué)生掌握高聚物的基本概念；掌握高聚物的命名與分類方法；了解高聚物的形成反應(yīng)類型，基本特點及工業(yè)生產(chǎn)方法及高分子材料的應(yīng)用。8、精細(xì)化工設(shè)備主要講授精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)設(shè)備的選用、維護與保養(yǎng)、常見故障的處理等。使學(xué)生熟悉常見設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、使用原則和選擇方法。要求學(xué)生能掌握主要生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備的工作原理和性能。具有對設(shè)備選型配套的初步能力，能熟悉主要設(shè)備的安全操作與使用、維護與保養(yǎng)。9、化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)化學(xué)基本定律和基本計算、原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、元素化學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡、電解質(zhì)溶液、氧化還原反應(yīng)、配位化合物和重要元素的化合物。使學(xué)生掌握無機化學(xué)的基本知識、基本理論和化學(xué)計算能力。學(xué)習(xí)定量分析基礎(chǔ)理論與實驗技術(shù)，掌握酸堿滴定、配位滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定、氣體分析方法、化學(xué)分離操作及數(shù)據(jù)處理。學(xué)習(xí)脂肪烴、芳香烴、鹵代烴、重要的含氧化合物、重要的含氮化合物、脂環(huán)、雜環(huán)化合物、碳水化合物。使學(xué)生掌握各類有機化合物的命名、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其相互轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律，熟悉重要有機化合物的工業(yè)來源、合成方法、性質(zhì)及用途。10、化工理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)氣體性質(zhì)、熱力學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)平衡、相平衡、溶液、電化學(xué)、表面化學(xué)與分散體系、化學(xué)動力學(xué)等，使學(xué)生掌握化工理論基礎(chǔ)的基本理論和基本計算。六、教學(xué)進程表（表1、2、3）表1精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)理論教學(xué)進程表課程類別課程代碼課程名稱總學(xué)時理論學(xué)時實踐學(xué)時學(xué)分學(xué)期周學(xué)時分配考核方式1/172/153/164/135/166/18必修課公共課120100111思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)5445933考試120100211毛澤東思想和中國特色社會主義理論體系概論72601244考試120100311形勢與政策教育14400考查120100411形勢與政策教育24400考查120100511形勢與政策教育34400考查120100611形勢與政策教育44401考查120100711121200.51考查120100811121200.51考查120100911121200.51考查050305311公共英語1645863.54考查050305411公共英語2645863.54考試050305511專業(yè)英語3228422考查050609911大學(xué)語文72720422考查120101011軍事理論3636022考查120200111體育13252722考查120200211體育23252722考查120200311體育33252722考查020100321計算機文化基礎(chǔ)6432323.54考試030110121高等數(shù)學(xué)484802.53考試專業(yè)課化學(xué)基礎(chǔ)16448163.54考試030111321化學(xué)基礎(chǔ)26048123.54考試030111421化工理論基礎(chǔ)5650634考查030111521化工制圖56263034考查030111731化工分離工程5244834考試030112421精細(xì)化工設(shè)備4836122.53考試030112621藥物合成技術(shù)56441234考試030111921精細(xì)有機合成56401634考試030112021化工單元操作技術(shù)156401634考試030112121化工單元操作技術(shù)256401634考試030112221表面活性劑484082.54考試030112321精細(xì)化工生產(chǎn)技術(shù)7854244.56考試030112521精細(xì)化學(xué)品檢驗技術(shù)52361634考試030101521高聚物生產(chǎn)技術(shù)52401234考試小計1444109035480242424195選修課專業(yè)選修課030111131儀器分析30161422考查030111231涂料生產(chǎn)技術(shù)32181424考試030111331化妝品與洗滌用品技術(shù)32181424考試030111431化工安全與環(huán)保282261.54考試030111531化工節(jié)能技術(shù)282261.52考查030111631化工腐蝕與防護2622422考查030111731CAD制圖4554033考查030111831文獻檢索1841412考查公共選修課070204931市場營銷3030022考查050103131演講與口才262601.52考查050102131應(yīng)用文寫作1881012考查120100931大學(xué)生心理健康3232022考查070204831公共關(guān)系3030022考查090106431社交禮儀1812612考查100103231藝術(shù)欣賞1841412考查020101831辦公自動化1881012考查小計29716113618.52027180必修課120000121入學(xué)教育8800.5120000221安全教育8800.5120000321健康教育8800.5120000421軍訓(xùn)、國防教育3010201.5120000521畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計（論文）480048012證書及科技文化活動獎勵學(xué)分4小計5343450019總計2275128599011826242626230表2精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)進程表序號實訓(xùn)實習(xí)項目名稱學(xué)時學(xué)分執(zhí)行學(xué)期考核途徑方法一二三四五六1化學(xué)基礎(chǔ)綜合實訓(xùn)60311實訓(xùn)報告2管路拆裝實訓(xùn)1510.5實際操作、實訓(xùn)報告3化工單元仿真實訓(xùn)60311實際操作、實訓(xùn)報告4化工單元操作實訓(xùn)452.50.51實際操作、實訓(xùn)報告5精細(xì)化工生產(chǎn)技術(shù)仿真實訓(xùn)301.51實際操作、實訓(xùn)報告6精細(xì)化學(xué)品制備及檢驗實訓(xùn)6032實際操作、實訓(xùn)報告7有機合成工培訓(xùn)考證6032考證（中級）8生產(chǎn)實習(xí)6032實際操作、實習(xí)報告合計39020132520表3精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)畢業(yè)須修學(xué)分分布表課程類別學(xué)生畢業(yè)須修學(xué)分入學(xué)教育、畢業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)生畢業(yè)須修學(xué)分小計必修課公共必修課36.5入學(xué)教育0.519軍訓(xùn)、國防教育1.5安全教育0.5健康教育0.5專業(yè)必修課63.5證書及科技文化活動獎勵學(xué)分4畢業(yè)實習(xí)、論文與畢業(yè)設(shè)計12選修課公共選修課5/18.5專業(yè)選修課13.5/總計137.5七、職業(yè)能力分析表綜合能力專項能力分項能力相關(guān)課程基本能力1.基本素質(zhì)能力1.1政治及思想品德素質(zhì)1.1.1用馬列主義哲學(xué)原理毛澤東思想和中國特色社會主義理論基礎(chǔ)分析處理問題的能力思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、毛澤東思想和中國特色社會主義理論體系概論1.1.2具有刻苦耐勞、踏實肯干的思想品德和良好的職業(yè)道德1.1.3正確運用法律知識的能力1.1.4實事求是、團結(jié)協(xié)作精神1.2身體素質(zhì)1.2.1力量、速度、耐力、靈敏度、柔韌性素質(zhì)體育1.2.2常見球類運動技能1.2.3田徑、體操、武術(shù)等的基本運動技能2.英語能力2.1英語閱讀能力2.1.1普通英文書刊閱讀理解能力英語專業(yè)英語2.1.2英文相關(guān)專業(yè)技術(shù)資料閱讀理解能力2.2英語應(yīng)用能力2.2.1英語會話初步能力2.2.2人機溝通能力2.2.3用英語書寫簡單專業(yè)文件能力3.計算機運用能力3.1運用計算機基本能力3.1.1熟練操作計算機的技能計算機基礎(chǔ)3.1.2windows操作系統(tǒng)應(yīng)用能力3.1.3防止計算機病毒的能力3.2計算機應(yīng)用能力3.2.1文字處理及建立圖表能力3.2.2專業(yè)軟件應(yīng)用基本能力3.2.3運用網(wǎng)絡(luò)、多媒體的初步能力4.語言文字能力4.1語言表達溝通能力4.1.1語言表達能力應(yīng)用文寫作演講與口才大學(xué)語文4.1.2語言交流溝通能力4.2文字處理能力4.2.1文學(xué)賞析能力4.2.2應(yīng)用文寫作能力專業(yè)能力1.化學(xué)實驗技術(shù)能力1.1化學(xué)實驗基本能力1.1.1溶液配制能力化學(xué)基礎(chǔ)化工理論基礎(chǔ)儀器分析1.1.2常用化學(xué)儀器的操作、維護能力1.1.3常用化學(xué)實驗裝置的安裝、調(diào)試能力1.2化工分析能力1.2.1常見離子鑒定分析能力1.2.2常見物質(zhì)鑒定分析能力1.2.3色譜、光譜等儀器分析能力1.3產(chǎn)物分離提純能力1.3沉淀、過濾、萃取、結(jié)晶、蒸餾、干燥等分離提純操作能力2.化工識圖制圖能力2.1識圖能力2.1.1制圖的基本能力化工制圖CAD2.1.2組合體三視圖的識圖能力2.1.3零件圖的識圖能力2.1.42.2制圖能力2.2.1手工制圖能力2.2.2計算機制圖能力2.2.3化工設(shè)備裝配圖的識圖及簡單制圖能力3.化工操作、集散控制能力3.1化工設(shè)備、單元操作能力3.1.1流體輸送、精餾、干燥、萃取等單元操作能力精細(xì)化工設(shè)備化工單元操作技術(shù)精細(xì)化工生產(chǎn)技術(shù)3.1.2典型化工設(shè)備的開、停工等操作能力3.2精細(xì)化工設(shè)備的選用、操控與維修能力3.2.1常見化工設(shè)備的選用、配套能力3.2.2常見精細(xì)化工設(shè)備的使用操控能力3.24.精細(xì)化學(xué)品分析檢測能力油脂和蠟的檢驗、表面活性劑的檢測、合成洗滌劑的檢測、化妝品的理化指標(biāo)檢驗、涂料產(chǎn)品通用項目檢測等精細(xì)化學(xué)品檢驗技術(shù)涂料生產(chǎn)技術(shù)化妝品與洗滌用品技術(shù)5.故障分析處理能力5.1分析化工設(shè)備裝置運行故障的能力精細(xì)化工設(shè)備化工單元操作技術(shù)5.2分析工藝參數(shù)控制異常的能力5.3正確處理故障與事故的能力拓展能力1.常見精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)能力生產(chǎn)農(nóng)藥、涂料、化妝品、洗滌劑、食品添加劑等的初步能力化妝品與洗滌用品技術(shù)高聚物生產(chǎn)技術(shù)藥物合成技術(shù)涂料生產(chǎn)技術(shù)化工安全與環(huán)保2.化工安全生產(chǎn)與環(huán)保能力2.1處理廢氣、廢水、廢渣的初步能力2.2安全、潔凈生產(chǎn)技術(shù)初步能力八、說明1、本專業(yè)開設(shè)公共課11門、專業(yè)課13門，1444學(xué)時，80學(xué)分；2、專業(yè)選修課程8門，選修7門，18.5學(xué)分；3、公共選修課程選修4門，5學(xué)分；4、共35門課程，2665學(xué)時，137.5學(xué)分。其中理論教學(xué)1285學(xué)時，實踐教學(xué)1380學(xué)時，實踐教學(xué)占教學(xué)活動總學(xué)時的51.8%。

電化學(xué)技術(shù)在新能源中的利用一.能源的概況1.能源的重要性1.能源的重要性自古以來,人類就為改善生存條件和促進社會經(jīng)濟的發(fā)展而不停地進行奮斗.在這一過程中,能源一直扮演著重要的角色.從世界經(jīng)濟發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀來看,能源問題已成為社會經(jīng)濟發(fā)展中一個具有戰(zhàn)略意義的問題,能源的消耗水平已成為衡量一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的重要標(biāo)志,能源問題對社會經(jīng)濟發(fā)展起著決定性的作用.2.能源的種類2.能源的種類大自然賦予人類的能源是多種多樣的,一般可分為常規(guī)能源和新能源兩大類.常規(guī)能源包括煤炭,石油,天然氣和水能,而新能源有生物質(zhì)能,核能,風(fēng)能,地?zé)崮?海洋能,太陽能和氫能等.其中煤炭,石油,天然氣被成為化石能源,水能,生物質(zhì)能,風(fēng)能,太陽能和氫能等是可再生能源.3.化石能源的問題(1)化石能源的短缺化石能源的短缺能源是人類賴以生存和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),是國民經(jīng)濟發(fā)展的命脈,但目前主要使用的化石能源的儲量不多.據(jù)2002年世界探明的化石能源的儲量和使用量統(tǒng)計,世界上煤,石油和天然氣的儲采比分別為204,40和60年,中國的情況更為嚴(yán)峻,據(jù)2002年統(tǒng)計,中國煤,石油和天然氣的儲采比只有82,15和46年.這表明在人類歷史的長河中,只有很短的一段時間能使用化石能源.隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速增長,對能源的需求也持續(xù)攀升.我國一次能源消費總量從1978年的5.3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,上升到2002年的14.3億噸.據(jù)估計,我國在2004,2020和2050年的石油消費量達3,4.5和6億噸,其中進口量分別為1,2.7和4億噸.4億噸的進口量相當(dāng)于目前美國的石油進口量,這不但會制約我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,而且對國家的安全也十分不利.(2)化石燃料造成嚴(yán)重環(huán)境污染和氣候異常化石燃料造成嚴(yán)重環(huán)境污染和氣候異?；剂系氖褂靡鸬沫h(huán)境污染,排放的CO2會造成溫室效應(yīng),使全球氣候變暖.有關(guān)機構(gòu)已向聯(lián)合國發(fā)出警告,如再不對CO2的排放采取嚴(yán)厲措施,在10年內(nèi),世界的氣候?qū)a(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的變化.我國的環(huán)境污染問題更是日趨嚴(yán)重,目前,我國CO2排放量占世界總排放量的14%,在美國之后位居第二,估計到2025年,將位居第一.在本世紀(jì)初聯(lián)合國關(guān)于環(huán)境污染的調(diào)查中,發(fā)現(xiàn)在世界上十個環(huán)境污染最嚴(yán)重的城市中,七個在中國.它們是太原,北京,烏魯木齊,蘭州,重慶,濟南和石家莊.4.21世紀(jì)世界能源發(fā)展趨勢世紀(jì)世界能源發(fā)展趨勢(1)節(jié)能技術(shù)將備受重視節(jié)能技術(shù)將備受重視節(jié)能就是提高能源利用率,減少能源的浪費.目前節(jié)能技術(shù)水平已是一個國家能源利用情況的綜合性指標(biāo),也是一個國家總體科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志.許多研究報告指出,依靠節(jié)能可以將能源需求量降低2530%.我國在能源利用方面的效率很低,我國的能耗很高,是世界平均水平的2倍,發(fā)達國家的5-10倍,因此更應(yīng)重視節(jié)能技術(shù),我國應(yīng)該充分重視化石能源的高效利用.(2)世界能源系統(tǒng)將發(fā)生重大變革世界能源系統(tǒng)將發(fā)生重大變革據(jù)預(yù)測,20世紀(jì)形成的以化石燃料為主的世界能源系統(tǒng)將在21世紀(jì)轉(zhuǎn)換成以可再生能源為主的新的世界能源系統(tǒng).在20世紀(jì)末,化石燃料的使用量占了世界一次能源用量的89.5%.據(jù)世界能源委員會(WEC)和國際應(yīng)用分析系統(tǒng)研究所的研究報告認(rèn)為,在20世紀(jì)上半葉,化石燃料仍將是世界一次能源的主體,但到21世紀(jì)下半葉,太陽能,生物質(zhì)能,風(fēng)能等新能源將占世界能源的50%左右.(3)煤炭將作為過渡能源而受到重視煤炭將作為過渡能源而受到重視由于石油和天然氣的儲量較少,而煤炭儲量相對較多,因此煤炭將作為一種過渡能源而在21世紀(jì)上半葉受到重視.主要發(fā)展的技術(shù)是潔凈煤技術(shù),煤液化和汽化技術(shù).(4)新化石能源的開發(fā)將得到強化新化石能源的開發(fā)將得到強化近年來發(fā)現(xiàn),在海洋300米深處有甲烷水合物存在.目前,甲烷水合物的開發(fā)已經(jīng)受到特別的關(guān)注.據(jù)估計,世界甲烷水合物的儲量可能超過石油,天然氣和煤炭儲量的總和.因此,甲烷水合物作為儲量巨大的未開發(fā)能源開始受到世界各國的高度重視.(5)核能的利用將進一步得到重視核能的利用將進一步得到重視據(jù)國際原子能機構(gòu)統(tǒng)計,在20世紀(jì)末,全世界運行的核電站有436座,總發(fā)電量為3.5億千瓦.這些電站主要分布在美,法,日,英,俄等31個國家,近年來,由于擔(dān)心核電站運轉(zhuǎn)的安全性,核廢料對環(huán)境的影響和核技術(shù)擴散對世界安全性的影響,核能的發(fā)展在發(fā)達國家已有下降趨勢,但在亞洲地區(qū)仍有強勁的增加趨勢,我國準(zhǔn)備在今后幾年內(nèi)建造4座核電站.受控核聚變是一直受人們關(guān)心的技術(shù),因為在海水中大約有23.4億萬噸氘,如受控核聚變技術(shù)在21世紀(jì)能得到應(yīng)用,在21世紀(jì)末,核能可望占世界一次能源的30%左右.(6)可再生能源的開發(fā)將越來越受到重視可再生能源的開發(fā)將越來越受到重視鑒于化石燃料的短缺及化石燃料的使用引起嚴(yán)重的環(huán)境污染和氣候異常,人們對新能源的開發(fā)越來越重視.其中水力能,地?zé)崮?海洋能和風(fēng)能的可利用資源有限,因此,太陽能,生物質(zhì)能和氫能的利用將倍受關(guān)注.二.生物質(zhì)能的利用1.生物質(zhì)能的優(yōu)點.(1)生物質(zhì)來源豐富地球上每年生長的生物質(zhì)總量約14001800億噸,相當(dāng)于目前世界總能耗的10倍,我國的生物質(zhì)能也極為豐富,可作為能源開發(fā)的生物質(zhì)能總量可達4.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤.加上生物質(zhì)能可再生.因此,生物質(zhì)能的高效,規(guī)模化利用可有效緩解世界能源供需矛盾.(2)生物質(zhì)能可多途徑利用(a)直接燃燒.其熱能和蒸汽可發(fā)電,技術(shù)成熟,但效率低.(b)生物轉(zhuǎn)化.包括制沼氣和水解發(fā)酵制取醇類.生物質(zhì)制甲醇和乙醇技術(shù)基本成熟,但生產(chǎn)成本較高.生物質(zhì)制沼氣技術(shù)相當(dāng)成熟.2002年全國已建1300多萬個沼氣池.(c)光熱轉(zhuǎn)化.通過氣化,裂解,光催化等技術(shù),獲得氣,液體燃料來發(fā)電.(d)生物柴油.從油料植物提取植物油,經(jīng)甲酯化得生物柴油.它有含氧高,含硫低,分解性能好,燃燒效率高等優(yōu)點.(3)生物質(zhì)能利用的環(huán)境污染少由于生物質(zhì)利用過程中釋放的CO2是其生長過程通過光合作用從環(huán)境吸收的,所以生物質(zhì)能的利用過程不排放額外的CO2,而對環(huán)境污染少.生物質(zhì)能的利用還能降低污染.如可利用生物質(zhì)熱解汽化技術(shù)處理生活垃圾等,可得到以甲烷為主的燃?xì)?實現(xiàn)垃圾的減量化,無害化,資源化.2.生物質(zhì)能利用的問題2.生物質(zhì)能利用的問題生物質(zhì)能利用的缺點主要是生物質(zhì)分布廣,大面積收集成本高,經(jīng)濟的收集半徑在50公里以內(nèi),只適合建立小型,分散的生物質(zhì)能利用系統(tǒng).而小型轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效率低,不提高生物質(zhì)能的利用效率就不能獲得好的經(jīng)濟效益,這是生物質(zhì)能至今未能實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵問題之一.因此,如何在小型,分散體系實現(xiàn)能量的高效,清潔及規(guī)模化利用是迫切需要解決的問題.三.太陽能的利用1.太陽能的優(yōu)點太陽能的優(yōu)點(1)太陽能來源豐富太陽能來源豐富太陽能來源豐富是眾所周知的,這似乎是一種用之不絕,取之不盡的能源.太陽內(nèi)部不停地進行熱核反應(yīng),釋放出巨大的能量,輻射到地球上的能量只占起輻射總能量的極小部分,約1/22億,但地球每年接收的太陽能至少有6×1017千瓦小時,相當(dāng)于74萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能量.其中被植物吸收的僅占0.015%.可見,開發(fā)太陽能利用的潛力很大.(2)太陽能的使用沒有污染問題太陽能的使用沒有污染問題這也是眾所周知的,太陽能的使用基本上沒有污染問題.(3)太陽能可多途徑利用太陽能可多途徑利用(a)太陽能的熱利用.如太陽能熱水器,太陽灶,太陽能蓄熱池發(fā)電等.(b)太陽能發(fā)電.如太陽能電池和光電池.(c)光催化和光電催化制氫.主要用這兩種技術(shù)從水或生物質(zhì)中制得氫氣.2.太陽能利用的概況太陽能利用的概況近年來,太陽能的利用發(fā)展很快,據(jù)1997年的數(shù)據(jù),全球太陽能發(fā)電量已達800兆瓦.到2000年,日本已有7萬個住宅用上太陽能電池,美國和歐盟計劃在2010年前安裝100萬套太陽能電池.特別是把太陽能電池與屋頂瓦結(jié)合成光電發(fā)電系統(tǒng),目前歐洲已有300套,年發(fā)電量為1億千瓦.這種系統(tǒng)不但可供應(yīng)清潔能源,而且美觀耐用,壽命可達25年.太陽能的熱利用發(fā)展更快.特別在我國,太陽能熱水器的年產(chǎn)值已達60多億元,居世界首位.3.太陽能利用的問題太陽能利用的問題開發(fā)太陽能利用的主要問題是如何提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率,其次是降低成本,這對我國特別重要,目前我國生產(chǎn)太陽能電池的能力已達幾百兆瓦,但由于價格高,基本上都銷往國外.第三,一些技術(shù),如光催化和光電催化制氫技術(shù)還沒成熟,沒有達到實用化的階段,應(yīng)該抓緊這方面的研究和發(fā)展.四.氫能的利用1.氫能的優(yōu)點氫能的優(yōu)點(1)氫是自然界儲量最豐富的元素.(2)氫是除核燃料外發(fā)熱量最大的燃料.(3)氫燃燒生成水,是世界上最清潔的燃料.(4)燃燒性能好,可燃范圍大,燃燒速度快.(5)氫可用多種方法大規(guī)模生產(chǎn).(6)氫的利用形式多,可通過燃燒發(fā)電,通過燃料電池發(fā)電等.2.對氫能利用的重視2002年加拿大舉辦了以"氫行星"為主題的第14屆世界氫能源大會.2003年在華盛頓召開15個國家和地區(qū)參加的"國際氫能經(jīng)濟合作伙伴"會議.冰島計劃用40年時間將冰島建成"氫社會".布什將投資120億美元來促進氫能源的發(fā)展.過去5年,工業(yè)化國家在氫能開發(fā)領(lǐng)域的投入年均遞增20.5%.氫將取代天然氣,油和煤而成為未來世界的主要能源,進入氫能時代已成為近年來的熱門話題,21世紀(jì)將是氫能世紀(jì).布什舉著使用氫燃料的照相機我國對發(fā)展氫能經(jīng)濟也開始重視,參加了2003年在華盛頓召開的有15國家參加的"國際氫能經(jīng)濟合作伙伴"會議.2004和2005舉辦了兩次關(guān)于氫能經(jīng)濟的中美雙邊會議.今年一月,中國科學(xué)院院士局召開了關(guān)于"石油替代能源"的研討會,主要討論石油資源可持續(xù)性分析,石油的替代能源,氫能燃料和我國的石油替代能源.并要組織人員進行軟課題研究.3.氫能的問題3.氫能的問題(1)氫的價格氫的制備,儲存和運輸中的價格問題,是影響走進氫能時代的很關(guān)鍵的問題.要降低其價格,必須形成氫的制備,儲存和運輸?shù)木W(wǎng)絡(luò).(2)廉價清潔的制氫技術(shù)問題(2)廉價清潔的制氫技術(shù)問題目前制氫效率很低,氫的制取要消耗大量的能量,因此尋求大規(guī)模的廉價清潔的制氫技術(shù)是各國科學(xué)家共同關(guān)心的問題.(a)化石燃料制氫:目前,96%氫從化石燃料制備,技術(shù)成熟,但要造成環(huán)境污染.(b)電解水制氫:技術(shù)成熟,但耗能多,價格高.一般每生產(chǎn)1立方米的氫氣,需要消耗4.2-6度的電能,其能量轉(zhuǎn)化率不到32%.(c)生物質(zhì)制氫:有可再生,產(chǎn)量大,可儲存,碳循環(huán)等優(yōu)點,從中長期看是最有前途的制氫方式.目前生物質(zhì)制氫效率低.(d)生物制氫:國內(nèi)外在選育高效產(chǎn)氫菌株工作進展不快,制氫效率低.(e)風(fēng)能制氫:用風(fēng)能發(fā)電來電解水產(chǎn)生氫,技術(shù)上沒有問題,降低成本和風(fēng)能發(fā)電量少是主要的問題.(f)太陽能制氫:該法還處在基礎(chǔ)研究階段,離商業(yè)化還有較遠的距離.(3)氫的儲運問題(3)氫的儲運問題氫的儲運技術(shù)主要解決儲運的安全性和成本,現(xiàn)在由于儲運技術(shù)不過關(guān),因此浪費了許多氫.許多工業(yè)過程,如煉油,煉焦,氯堿,合成氨,合成甲醇及煤氣制造等多有大量的副產(chǎn)品氫氣,只是由于儲運技術(shù)的問題而不能被利用.我國每年放空和燒掉的氫氣至少在1010標(biāo)立方米以上.因此解決氫的儲運問題也是走進氫能時代的一個很關(guān)鍵的問題.目前氫的儲運還有很大問題.(a)高壓儲氫:儲氫量少,只有1%左右,還有不安全的問題.(b)液氫儲氫:很不方便,儲氫設(shè)備大,蒸發(fā)損失大.(c)吸附儲氫:這是目前的研究熱點,但儲氫容量還較低,一般不超過2%.鎂合金儲氫在3%,但儲放不可逆.熱門一時的納米碳管儲氫也已沒有了希望,最終的儲氫量也只有1%左右.(e)化合物儲氫:放氫不容易.(4)燃料電池還沒有商品化用氫作燃料的燃料電池的出現(xiàn)是促進氫能利用的重要原因.近年來,由于化石燃料資源短缺和環(huán)境污染日趨嚴(yán)重,各國對燃料電池的研究十分重視.美國《時代周刊》把燃料電池列為21世紀(jì)十大高新科技之首,燃料電池已被認(rèn)為是21世紀(jì)極具應(yīng)用前景的一種新型能源系統(tǒng).雖然燃料電池有很誘人的優(yōu)點,而且燃料電池的發(fā)展已有100多年的歷史,但至今還沒有一種燃料電池已經(jīng)真正商品化,因此,燃料電池何時才能商品化是一個與氫能利用密切相關(guān)的問題.4.反對氫能的意見4.反對氫能的意見(a)氫以化合物形式存在,制氫要消耗能源.它不是一種能源,而是能源的流通手段.(b)氫的泄漏會改變氣候.氫不可避免泄漏,泄漏量可達15%.泄漏的氫會在大氣形成水霧,它會象二氧化碳一樣,使天氣變暖.(c)現(xiàn)在一般用高壓氫作燃料電池燃料,氫的泄漏會產(chǎn)生很大的不安全性,手機等的火花就會使泄漏的氫發(fā)生爆炸.(d)冰島能做的,其他國家不一定能做,冰島的氫都是電解水制得的,因該國70%的電是由地?zé)岷退娬井a(chǎn)生的.(5)氫的清潔生產(chǎn)要用風(fēng)能和太陽能.據(jù)估計,如用風(fēng)能發(fā)電制氫,當(dāng)風(fēng)能發(fā)電量達到美國6%的用電量,風(fēng)能發(fā)電機要占的面積要有半個加州那么大.(6)布什承諾投資120億美元用于氫能的研究是一個微不足道的投資.美國去年用于核能和礦物質(zhì)燃料方面的研究經(jīng)費大于氫燃料的研究經(jīng)費.美國推行"健康婚姻"的預(yù)算就有150億美元.美國用于伊拉克戰(zhàn)爭的經(jīng)費每月390億美元.(7)氫燃料電池價格昂貴.目前內(nèi)燃機成本為每千瓦50美元,而氫燃料電池為800美元.估計大量使用后,也要300美元.另外所有的加油站改成加氫站也要花費大量的資金.五.燃料電池加速氫能利用1.燃料電池的優(yōu)點.(1)燃料電池是一種高效清潔的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng),可降低環(huán)境污染和氣候異常.(2)燃料電池能高效利用生物質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的氣,液物質(zhì)和氫作燃料,因此,能促進氫能的利用.(3)燃料電池的發(fā)電效率不受體系規(guī)模限制,小型燃料電池同樣能夠?qū)崿F(xiàn)高效發(fā)電,適合于生物質(zhì)分散性的特點.2.燃料電池定義燃料電池是一種不經(jīng)燃燒直接以電化學(xué)反應(yīng)的方式將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置,只要連續(xù)供應(yīng)燃料,燃料電池就能連續(xù)發(fā)電.3.原理陽極反應(yīng):H2=2H++2e陰極反應(yīng):1/2O2+2H++2e=H2O總的反應(yīng):H2+1/2O2=H2O4.燃料電池分類堿性燃料電池(AFC)(1)堿性燃料電池(AFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Ag,氧化劑:氧電解液:30%KOH隔膜:石棉膜工作溫度:60-80oC用途:航天器和潛艇的動力源優(yōu)點:比能量和比功率高缺點:對CO2敏感,不宜地面使用(2)磷酸燃料電池(PAFC)磷酸燃料電池(PAFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:98%磷酸工作溫度:200oC用途:家庭住宅能源和汽車動力源優(yōu)點:穩(wěn)定性好,已有商品生產(chǎn)缺點:用貴金屬作催化劑,價格高.(3)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:含水的質(zhì)子交換膜工作溫度:60-80oC用途:汽車和潛艇等的動力源優(yōu)點:比能量和比功率高,壽命長,應(yīng)用范圍廣缺點:對CO敏感,價格高,800美元/千瓦,而內(nèi)燃機50美元/千瓦.氫源問題.(4)直接甲醇燃料電池(DMFC)直接甲醇燃料電池(DMFC)陽極:催化劑:Pt合金,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:含硫酸的質(zhì)子交換膜工作溫度:60-80oC用途:可移動的小型電子儀器設(shè)備動力源優(yōu)點:比能量高,體積小問題:Pt對甲醇氧化電催化效率低,易被甲醇氧化中間產(chǎn)物毒化,甲醇會透過質(zhì)子交換膜.(5)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)陽極:催化劑:Ni,燃料:氫陰極:催化劑:NiO,氧化劑:氧電解液:熔融碳酸鹽(NaCO3-LiCO3)工作溫度:600oC用途:發(fā)電站優(yōu)點:反應(yīng)溫度高,不需貴金屬催化劑.可用含CO的燃料氣.壽命長.能量轉(zhuǎn)換率高,可達80%.問題:高溫下,電解液會腐蝕電極材料.壽命2萬小時,商業(yè)上要4萬小時.(6)固體氧化物燃料電池(SOFC)固體氧化物燃料電池(SOFC)陽極:催化劑:NiZrO2,燃料:甲烷,氫陰極:催化劑:NaCrO4等,氧化劑:氧電解液:ZrO2,CeO2等工作溫度:900oC用途:發(fā)電站優(yōu)點:不需貴金屬催化劑.壽命長.可用各種燃料氣.抗中毒能力強.能量轉(zhuǎn)換率最高,可達80%以上.問題:高溫下,密封困難,放大困難.價格高.5.PEMFC發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀(1)世界各國對世界各國對PEMFC的重視世界各國對的重視近十年來,近十年來,PEMFC技術(shù)的研究開發(fā)受到技術(shù)的研究開發(fā)受到許多國家的政府和跨國大公司的極大重視,許多國家的政府和跨國大公司的極大重視,已出現(xiàn)許多PEMFC電動車樣車.電動車樣車.已出現(xiàn)許多電動車樣車我國計劃,年奧運會期間,我國計劃,到2008年奧運會期間,將有我年奧運會期間國生產(chǎn)的燃料電池電動車會小批量,國生產(chǎn)的燃料電池電動車會小批量,示范性地行駛在街頭.性地行駛在街頭.年世博會期間,輛燃料電池公交到2010年世博會期間,20輛燃料電池公交年世博會期間輛燃料電池出租車,車,300輛燃料電池出租車,1000輛電動輛燃料電池出租車輛電動汽車以及一批燃料電池場地車和郵政車都將投入運行,屆時,上海將建成5座加氫將投入運行,屆時,上海將建成座加氫站來滿足這些車輛對氫燃料的需求對氫燃料的需求.