1、能源开发和利用能源开发和利用生命科学与医药化工学院：梁华定本章内容 一一、能源的地位与作用、能源的地位与作用 二二、能源的分类、能源的分类 三三、世界和中国能源的现状与发展趋势、世界和中国能源的现状与发展趋势 四四、解决能源危机的有效途径、解决能源危机的有效途径第一节、能源的地位与作用第一节、能源的地位与作用 1、能源在人类社会的发展中占据重要地位，它是人类社会发展的基本条件，是发展农业、工业、科学技术和提高人民生活水平的重要物质基础。能源开发利用的广度和深度是衡量一个国家的科技和生产水平的主要标志之一。能源、材料、信息是人类发展的三大支柱产业。2、能源科学技术的每一次重大突破，都引起生产技术
2、的革命，化学在能源的研究和利用过程中扮演重要角色。能源发展经历三个时期：A、柴草时期：火的发现18世纪产业革命，用于烧制陶瓷和冶炼金属；B、煤炭时期：13世纪开采，18世纪中大规模开采，1769年瓦特发明蒸汽机，产生第一次产业革命；C、石油时期：60年代超过煤。三次重大突破A、发明蒸汽机，产生第一次产业革命；B、电力发明使人们的生产活动进入电气时期；C、原子能发明进入时期。第二节、能源的分类第二节、能源的分类 按来源分：A、来自地球以外的太阳能，如太阳辐射能、煤、石油、天然气、水能、风能、雷电等；B、来自地球本身，如地热能、原子核能；C、来自地球与月球、太阳等天体相互作用产生的能量如潮汐能。按
3、构成分：A、一次能源，包括常规能源（可再生能源如水能，非再生能源如煤炭、石油、天然气），新能源（可再生能源如太阳能、风能、生物质能，非再生能源如核聚变能,油页岩、油沙）；B、二次能源如煤制品、石油制品、电力、氢能、蒸气等。第三节、世界和中国能源的现状与发展趋势第三节、世界和中国能源的现状与发展趋势 1、世界能源的结构与消耗、世界能源的结构与消耗（1）近一百年世界能源消耗增长了20倍 年份：年份：1950 1960 1970 1980 1990 世纪末世纪末 万吨万吨 标准煤标准煤 239194 292420 643956 852391 1147610 20Gt 中国中国 6968（1955）3
4、0189 29291 60275 98703 能源消耗最多的是美国：人口占4.9，能耗占24.4；印度人口占15.4，能耗占2.3；我国1996年人均能耗1.14吨，排名86（世界人均2.4、北美10、欧洲苏联5）(2)能源结构 19801986年 石油 煤炭 天然气 核能 总计 世界能源消耗增长率 9 24 19 335 2720世纪60年代以前煤是世界最重要能源，后来，石油上升较快，发达国家以石油为主。美国、日本56.3；我国、印度仍以煤为主，我国75.8,印度67.8.能源形势能源危机能源形势能源危机 1、化石燃料，有限能源（枯竭）、化石燃料，有限能源（枯竭）1995版世界能源大会能源资
5、源调查：能源能源 储量储量 1993年能源产量年能源产量 储采比储采比 煤煤 1031.6Gt 4.474Gt 230 石油石油 140.7Gt 3.197Gt 44（我国我国23年）年）天然气天然气 14.1Tm3 0.2485 Tm3 57 核能核能 2.23Mt 铀铀 32171t（装机358GW，年发电量2.171012KWh)水能：理论蕴藏量3.5 1013KWh/a,技术可开发资源1.46 1013KWh/a,经济可开发资源0.9 1013KWh/a,装机7.2 108KW,发电量2.38 1012KWh/a 特别是石油 1953年 1963年 1973年 1993年 年产量 6.
6、49 6.49 亿吨亿吨 13.8 13.8亿吨亿吨 28.2 28.2亿吨亿吨 31.97 31.97亿吨亿吨 储量前十名的国家：沙特、伊拉克、科威特、阿联酋、伊朗、委内瑞拉、前苏联、墨西哥、美国、中国。石油由西方石油公司（“石油七姐妹”）垄断，西方利用廉价石油，改造产业结构，经济繁荣。1973年阿拉伯国家成立“石油输出国组织欧佩克（OPEC）”（中东储量占65，出口占80）向西方强国禁运石油,10月战争？2、能源对环境污染、能源对环境污染（1）化石燃料，产生大量CO2，导致温室效应；（2）化石燃料，产生大量NOX、SO2，导致酸雨；（3）化石燃料及生物质燃料，产生NXO，导致氧空洞；（4）
7、热污染，一座1000MW火电厂，排热4.6 1012J/a；（5）放射性污染；（6）影响人体健康。3 3、石油、煤是主要化工原料、石油、煤是主要化工原料 20世纪是石油化工大发展的一百年，世界年产乙烯5000万吨，100套30万吨年乙烯装置。石油产品 2、我国能源的现状、我国能源的现状（1）我国能源资源 1996年年 煤煤 石油石油 天然气天然气 水能水能 能耗能耗 总量总量 1145亿吨亿吨 33亿吨亿吨 1.7万米万米3 2.9亿亿KW 12.6亿吨亿吨居世界位次居世界位次 3 11 19 1 2 (能耗：美国能耗：美国 28.98亿吨、俄国亿吨、俄国9.494亿吨亿吨 日本日本0.683
8、8亿吨）亿吨）(2)我国能源工业面临的问题 A、人均能源拥有量低（1996年人均能耗，排名86位）；B、能源生产和消费结构依然以煤为主（75.8年耗13亿吨）C、能源资源分布不均匀。（北煤南运，西电东送，南水北调。煤炭集中华北地区，水能集中西南地区）地区地区 华北华北 东北东北 西南西南 西北西北 华东华东 中南中南 能源丰度（吨人）能源丰度（吨人）2680 293 1218 1216 141 142 D、能源利用率低，单位GPT能耗是日本的6倍，美国的3倍，韩国的4.5倍；E、农村商品能源短缺（人口人口8.6亿，能耗亿，能耗12.6亿吨，亿吨，23靠柴薪）靠柴薪）F、环境污染严重；G、能源建
9、设周期长，耗能多；H、能源工业装备落后；I、价格末能反映成本不合理第四节、解决能源危机的有效途径第四节、解决能源危机的有效途径 解决能源危机的措施有解决能源危机的措施有：1、化石燃料的有效与清洁利用；2、适度发展核能；3、开发新能源；4、改变能源转换途径。（一）、化石燃料的有效与清洁利用（一）、化石燃料的有效与清洁利用 1、煤、煤（1）现代成煤理论：植物经脱水、脱CO2、脱CH4形成C C1717H H2424O O1010CC1616H H1818O O5 5 CC1616H H1414O O3 3 CC1515H H1818O CO C1818H H4 4 植物植物 泥炭泥炭 褐煤褐煤 烟
10、煤烟煤 无烟煤无烟煤（2）现状效率：我国年耗10亿吨（30发电、炼焦，50锅炉、窑炉，20人民生活）。A、效率低（煤球2030，蜂窝煤50，碎煤20）；B、污染。（3）提高效率的措施：煤的流体化，包括泥浆混合流体化；煤的气化（气化反应，改性反应）；煤的焦化（干馏）；煤的液化。（4）煤的液化（加氢法、脱碳法、分解重组法），煤的拔头工艺生产液体燃料（年轻煤种中挥发性组分可提出20左右，其中2为汽油、10为柴油），在21世纪将大有发展前景。加压气化法城市煤气生 天然气热裂解制乙炔炉 2、石油、石油 化学家遇到的主要挑战：提取上如何提高采收率（从矿藏中得到更多的油）；精炼（原油转化成更有用的化学形态）
11、；燃烧（使精炼油具更大的热值）（1）采收率。A、初级开采：靠天然压力，采收率1020；B、二级开采：把水、气和蒸气等注入油井中，提高采收率（美国用此法仅35）；C、三级开采：用新的化学方法开采先入为余下的可贵资源。如表面活性剂及溶液聚合物，可以把油和周围的水分开。（2）精炼目的是提高辛烷值，采用蒸馏、裂解、重整改变原油的性能。面临的任务是低品质的石油如何转化为高质量的燃料，关键是提高石油精炼技术。（3）燃烧。一是提高燃烧效率，若提高5，美国获150亿美元的经济效益；二是降低烟雾、酸雨。3、天然气、天然气 关键在天然气产地要先做好脱硫和去除一些含氮杂质。天然气可作为化工产品生产乙炔等（二）核能及
12、其风险利弊（二）核能及其风险利弊 1、核能的类型、核能的类型（1）核裂变、原子弹、核发电）核裂变、原子弹、核发电23592U+10n 1441445656Ba+Ba+89895656Kr+3Kr+310n 23592U+10n 1401405454Xe+Xe+94943838Sr+2Sr+210n H=8.21010 J/g 相当于煤的250万倍。原子弹工作原理：让裂变能量不断积累，最后在瞬间酿成重大的爆炸。向长屿投弹的斯威尼投放长屿的原子弹长屿被炸现场原子弹：鲜为人知的十件事原子弹：鲜为人知的十件事 1曼哈顿计划曼哈顿计划 盟军原子弹计划于1942年启动，代号“曼哈顿计划”。这一计划在新墨西
13、哥州偏远的沙漠地带洛斯阿拉莫斯进行，历时4年之久，有20多万人参与，包括十几名已经获得或即将获得诺贝尔奖的科学家。(费米领导)2开支及成果开支及成果 曼哈顿计划是二战中最昂贵的计划，5年中耗费了盟军约18亿美元（相当于今天的180亿美元），共研制出4枚原子弹。第一枚于1945年7月16日在新墨西哥州沙漠试爆，爆炸威力是预期威力的4倍，相当于19万吨烈性炸药TNT的威力。3轰炸目标 广岛和长崎起初都不是原子弹的袭击目标，盟军将领起初选定的袭击目标是古都京都。但这被当时的美国陆军部长亨利史汀生否决掉了，他想把京都保留给子孙后代。被轰炸前不到两个星期长崎才被选定为轰炸目标，部分原因是它是为数不多的几
14、个几乎未受战争破坏的城市之一。4钚的威力钚的威力 第一枚落在日本的原子弹代号“小男孩”，它的设计非常独特，是用一台改装过的发炮装置将一块铀235射入另一块铀中。这枚原子弹于1945年8月6日被投在广岛，相当于125万吨TNT爆炸时的威力。3天之后，另一枚原子弹落入长崎，这次采用的是钚，威力是广岛原子弹的两倍。5伤亡情况伤亡情况 原子弹爆炸那天广岛大约有328万人，其中有20万人在5年之内死于原子弹的影响。广岛三分之二的建筑都被摧毁。而长崎的约259万人中有7万人在同一时期内死去。至少有9人在广岛遭袭后逃到了长崎，并且在第二次原子弹爆炸中幸免于难。6裕仁天皇的决定裕仁天皇的决定 第二枚原子弹爆炸
15、后4天，日本将领仍拒绝投降，并考虑采取包括自杀性袭击在内的一些方案来赢得“必然的胜利”。8月14日，裕仁天皇宣布他不能再眼睁睁看着人民忍受煎熬。第二天，日本无条件投降。这一投降非常及时：盟军正准备在东京投下第三颗原子弹。7“印第安纳波利斯印第安纳波利斯”灾难灾难 在将“小男孩”的组配件从加州运来之后，美国“印第安纳波利斯”号巡洋舰被一艘日本潜艇击沉。接下来的四天里，850名幸存者遭到鲨群的连续袭击。他们最终被一架过路的飞机发现并营救，只有300人幸存。影片大白鲨中，由罗伯特肖扮演的昆特回忆了沉船及后来的这段故事。8日本的原子弹计划日本的原子弹计划 战争结束后，盟军调查人员发现日本从1940年就
16、开始自行研制原子弹。日本的物理学家已经准确地算出制造一颗原子弹至少需要10公斤浓缩铀。然而到1943年，日本人弄清要从普通铀矿石中提取这么多浓缩铀远非易事，原子弹计划就此搁置。9长期影响长期影响 科学家们担心原子弹会导致新生婴儿带有先天缺陷。放射性研究机构从1947年开始对幸存者进行跟踪调查。在原子弹爆炸时尚在母腹中的3000名婴儿中，出现了心理和生理方面受损的情况。但是迄今为止还没有发现放射性导致的基因缺陷。10核武库增加核武库增加 广岛长崎原子弹爆炸后一年内，美国已储备12枚原子弹。核储备在上个世纪80年代中期达到最高峰，目前世界上的核武器总数估计约为17万个可用核弹头，综合爆炸威力相当于
17、1945年8月毁灭两个日本城市的两枚原子弹的12万倍。我国1956年2月钱学森建议组建导弹研究所，1958年6月毛主席提出搞原子弹，64年10月16日爆炸试验成功。核电站工作原理：连续核裂变放出具大的核能，人工加以控制使链式反应在一定程度上连续进行，产生能量加热水蒸气，推动涡轮机发电。首要问题是：铀矿中235U（占0.7）与238U的分离。采用UF6气体扩散速度不同进行提纯，富集到93。（2）核聚变和氢弹）核聚变和氢弹21H+31H 42He H=5.81011J/g相当煤的1000万倍。优点优点：A、聚变产物是稳定的氦核，无放射性污染，没有难处理的废料；B、氘资源丰富，海水中氘：氢 1.51
18、014：1 地球上海水总量1018吨。核聚变发电困难核聚变发电困难：A、聚变反应需要非常高温度（109）（太阳辐射出来的巨大能量来源于核变）如何“点火”？氢弹用一个小的原子弹作引爆装置，产生瞬间高温。有人建议太阳能聚光（世界最大的聚光器有九层楼高，9000块小反射镜组成，总面积达2500米3，焦点处最高温度4000）考虑化学激光。B、如何约束：用什么材料制造反应器？考虑耐火陶瓷。探索探索21H+63Li 2 42He（温度低些的聚变反应，处于实验室初探阶段）我国1965年1月毛主席提出“原子弹要有，氢弹要快”，王淦昌估计：核聚变发电有望在二三十年代获得成功（核工业西南物理所和中科院合肥所取得瞩
19、目成果）海狼号核动力攻击潜艇2、利用核能的意义、利用核能的意义 发展核能是必由之路。（1）核能是地球上储量最丰富能源，又是高度密集能源。1t铀相当于2.7Mt煤，1t氘相当于11Mt煤，每吨海水有3克氘，相当于300吨汽油，海水可耗1000亿年。（2）核电是较清洁能源，有利于保护环境。每发电1000亿度，放射性排放总剂量1.2J/Kg，火力发电3.5J/Kg。（3）核电经济性优于火电。发电成本低1550（4）以核燃烧代替化石燃料，有利于资源的合理利用。至1995年有476多座热中子堆核电站，总装机3108KW，占总发电量17。国家国家 核电比例核电比例 核发电量核发电量 法国法国 64.8%2
20、13.1 64.8%213.1TWh TWh 比利时比利时 59.8%32 59.8%32TWh TWh 美国美国 15.5%383.7 15.5%383.7TWh TWh 我国有两座：海盐秦山，30万千瓦（1992、7）、60万千瓦；广东大亚湾90万千瓦（19931994两组）；辽宁建新筹建？（台湾有6套，装机489万千瓦，另有两套100万千瓦招标）3、核电站存在的问题、核电站存在的问题(1)原子能不是一级能源，也不是再生能源，提取时需消耗能量；（2）铀、钍的资源有限，23592U仅占1，采用“快中子增殖反应堆和增殖核电站”。238U 239239PuPu（衰变）衰变）裂变裂变但工艺复杂，投
21、资甚大，安全末完全解决，到2030年可取代热中子反应堆。（我国863高科技规划把研究、设计、建造一座2.5104KW快速试验性电站，作为重点项目列入。）（3）还不能用于发动内燃机起动的汽车和飞机。(4)核电站的环境公害。、废热处理“热污染”：裂变核电站的热效率33比一般电厂多40。废热转移到环境中去，导致热污染。若采用冷却塔。A、冷却成本高，使电费增加10；B、需水量大得惊人。（1000MW的核电站，几乎与6万人口城市用水量相当）办法：河水改道流过冷却系统。（温度升高10，生产不连续，物种难适应，生态系统破坏）取暖？、放射性放射性 放射性辐射量度：雷姆(rem)，几百个rem 死亡；10020
22、0 rem 疾病和恶心；100 rem 遗传突变？（美国人2000年接受的辐射剂量 mrem：（X胸透100 mrem次）自然的自然的 人为的如医疗人为的如医疗 放射性散落物放射性散落物 杂项杂项 核电站核电站 合计合计 130 88 5 2 0.5 225 目前美国规定，居民最大照射水平：170 mrem人年，外加自然的和医疗的。波林研究表明：若每个美国人增加170 mrem人年，死于癌症增加3万，主张标准：17 mrem人年 放射性废物的处理和贮藏放射性废物的处理和贮藏 燃料棒“燃烧”仅用去约6 23592U，其中239Pu半衰期超过2.4万年，估计贮存时间必须持续二十万年。问题：问题：A
23、、社会组织能否稳定到足以确保在这期间对它们进行妥善处理。或“永久地”贮存好。B、需要特殊运输窗容器来运输。到2000年，核废物从反京堆运到化学处理厂，将装运700010000次，按目前水平，每年有10次火车出轨。处理：处理：40年代废物以液体形式贮存在大罐里。但贮藏罐很小用到20年以上，已发生16起贮罐损坏事件。后来：将废物直接埋入地下。（地下水使放射性物质扩散）或弃于海底（大西洋北部，大平洋北部都有）最近：回收处理后，深埋在荒无人烟在地质上相对稳定的地层如一千英尺深的“盐层”。（美国开始选址：堪萨斯州莱昂市附近，由于政治压力，1973年迁新址：新墨西哥州。）唯一解决办法：唯一解决办法：贮藏在
24、遥远的外层空间和太阳系。（电费上涨30；火箭发射失败而带来公害）建议：建议：A、把废物埋进南极冰盖中心，离海洋一千英里以外的群山环绕的地方。（技术要求高。发达国家能达到；南极条约不准）B、不必谈论永久贮存问题，等待更好的化学处理技术过关后再说。反应堆安全问题。反应堆安全问题。1979年3月28日，美国宾夕法尼亚州三岛核电站，反应堆失灵；1986年4月26日苏联乌克兰基辅市北部的切尔诺贝利核电站，至2000年4月3日3万多抡险人员死亡（58死于社会原因，38自杀）还有174万抡险人轴，其中5万人二级残疾。99年7月12日日本泄漏反应堆的安全问题反应堆的安全问题 A、设计中备有一些“太平”装置，会
25、自动关闭反应堆并冷却辅助设施，在所有应急系统全部失灵的事故中，电站还设计了核燃料防事故外壳。（三道安全屏障）1974年美国原子能委员会用计算机模拟研究的方法提出报告：即便有一百座核电站在运行，一个世纪发生一次事故，最多使一百人死亡（比飞机坠毁机会少得多）；最严重死2300人，损失财产60亿美元（可能性极小，比巨大殒星的可能性小）。除非基本设计错误或阴谋破坏。（1975年3月一核电站，因技工用蜡烛寻找漏气处发生火灾，损毁了数千条电缆，使紧急堆芯系统失灵，损失1000万美元，幸运末熔化。）B、钚扩散。制造核武器的技术问题主要是如何获得钚有关（美、俄贮存几百吨），世界各国物理学家都知道此技术，关键是
26、要投入大量的资源和经费。1954年加拿大卖给印度钚，导致1974年印度步入核武器领域。（销售合同在法律上有漏洞）（三）开发新能源（三）开发新能源 1、太阳能、太阳能取之不竭，使用方便，能再生，无污染。（每秒钟相当于1.3亿亿吨标准煤，即 5.2 1023 KW.h/s，其中122亿传到地球，2.8 1024 J/a，为目前人类所需能量1万倍）转换形式转换形式（1）光热转换。基本原理：基本原理：使太阳光聚集，用来加热一些物体获热能。装置：装置：A、平板型集热器如太阳能热水器；B、抛物面型反射聚光器如太阳能聚光灶，太阳炉。（2）光电转换 基本原理：基本原理：利用“光电效应”；装置装置：太阳能电池如
27、硅电池（转换效率1320）；存在问题：存在问题：成本高，受昼夜、天气影响，难以大规模使用；目标目标：沙漠地带铺设带有硅电池的集光板。若能利用撒哈拉大沙漠全部辐射能的1，足以供给全世界，我国第一座建在甘肃省。太阳能发电站（3）光化学转换是利用太阳能的最主要、最根本方式。绿色植物的光合作用，但不能完全受人控制。CO2H2O 糖O2 其核心化合物是叶绿素。目标目标：寻找各种“完全可控的”光化学转换方法如模拟光合作用。设想：设想：建立“宇宙太阳能站”来收集阳光。“同步空间站”（距地面35600千米）太阳能电能微波微波地面接收站地面接收站电能电能2、生物质能、生物质能 生物质能是绿色植物经光合作用，将太
28、阳能转化为化学能贮存在生物体内的能量。以ATP形式贮存。贮量：贮量：每年由光合作用所形成的有机质200GT，相当于3 1021J；垃圾27MT；废水450MT；粪便几十亿吨。2T垃圾相当于1T煤，作为能源利用的生物质占总量1，提供能量占总能耗的14。途径：途径：传统方法是直接燃烧（一是热量利用率低15，利用节柴灶25；二是污染环境。）合理有效转换是发酵制沼气。（法国罗尔卡公司：垃圾、镍、轻油在高压反应器内、温度350，反应10分钟，得到燃油。）困难是困难是：反应过程缓慢，而且对溶液的酸碱度很敏感。优点是优点是：CO2含量保持不变。培育植物新品种。培育植物新品种。巴西香胶树每株年产50千克胶质（
29、成分与石油相似）；美国人工种植黄鼠草每公顷可年产6000千克石油；美国西海岸巨型海藻等。3、风能、风能 我国有9台机组，装机2万千瓦，（括巷山）问题：问题：A、如何贮存好能量使在无风时也能供电；（解决办法：有风期给蓄电池充电，但费钱；风车的电力电解水制氢气，作燃料）；B、结构设计是建立风力发动机中的另一个问题。4、地热能、地热能 西藏发电量40是地热电，西藏羊八角地热电站水温150。分类分类 A、干蒸汽源：地热蒸汽直接供给涡轮机，电站的建筑成本和电弗比任何别的能源低；B、湿蒸汽热：同时放出蒸汽和热水；C、热若源：地热田没有地下水，用泵把水灌进去加热，然后抽出来进行蒸汽发电。问题问题：A、水枯竭
30、是地热干蒸汽和地热湿蒸汽的致命伤；B、地面沉降；C、潜在水污染问题。5 5、海洋能、海洋能 潮汐能电站（7个)，1980年建成的温岑江厦电站，世界第三。6、氢能、氢能 氢在周期表中是第1号元素，相对原子量是1.000.在标准状态下,它的密度为0.0899g/L,常温下为无色气体。1s1其原子核外的电子排布如右图所示，其核外的电子构型为:1氢能优点 作为能源，氢有以下特点：所有元素中,氢重量最轻 当温度降至-252.7时,可变成液体;若将压力增大到数百个大气压,则液氢就可变为金属氢。所有气体中,氢气的导热性最好 比多数气体的导热系数高出10倍,因此在能源工业氢是极好的传热载体。氢能优点 氢是自然
31、界存在最普遍的元素 水中制得，永无枯竭之虞；据估计它构成了宇宙质量的75,除空气中含有单质氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有石化燃料放出的热量还大9000倍。氢能优点 氢本身无毒,燃烧后产物没有污染 产物水无污染，属“清洁能源”；由于燃烧产物是水蒸气，不会产生诸如CO、CO2、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，从而也就不会造成酸雨和温室效应。所以，氢是世界上最清洁的能源之一。燃烧生成的水还可继续制氢，循环使用。氢能优点 热值高；氢能的燃烧热值远高于一次能源 除核燃料外，氢的发热值是
32、所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,达142,351kJ/kg,是汽油发热值的3倍。氢的燃烧性能好 点燃速度快，与空气混合时有广泛的可燃范围。现有汽车、飞机、舰船及其他运载工具，只需简单改装即可使用氢燃料。氢能要解决的问题问题 A、廉价的制氢技术。理想的氢能理想的氢能源循环体系源循环体系：水在太阳能光分解催化剂的作用下分解成氢和氧；氢气作为燃料电池发电。现行太阳能制氢技术包括现行太阳能制氢技术包括：太阳能分解水制氢；太阳能电解水制氢；太阳能光化学分解水制氢；太阳能太阳能光电分解水制氢；模拟植物光合作用分解水；光合微生物制氢。氢能氢的制取 随着化石燃料耗量的不断增加,其储量在日益减少,终有
33、一天会枯竭。这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料并储量丰富的新的含能体能源。氢能正是一种较为理想的新的含能体能源。电厂用制氢设备工业氢气净化设备氢能要解决的问题问题 B、安全、方便的贮氢技术。（密度小，不利于贮存）单位体积LaNi5贮氢量达88Kg/m3，高于液氢70.6 Kg/m3 由于氢易气化、着火、爆炸，因此如何妥善解决氢能的贮存和运输问题也就成为开发氢能的另一个关键。历史上氢气热气球爆炸事件震惊世界氢能小轿车日本本田德国宝马1980年我国研制成功第一辆氢能汽车。氢的其它应用 氢不但是一种优质燃料，还是石油化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。如:合成氨工业要用氢;用氢制成燃料电池可直接
34、发电。采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电,其能量转换效率远高于现有的火电厂。氢燃烧电池)g(2)g(2NH3)g(3NH2400500150500atm7、海水盐差发电、海水盐差发电 用一层多孔质隔膜置江河入海口处，二边插入电极，由于渗透压力差而产生电动势。技术关键技术关键：多孔质隔膜如何能将淡水和海水隔开而又形成渗透压（四）改变能源转换途径（四）改变能源转换途径 1、现行途径及弊端、现行途径及弊端 途径：途径：化学能热能机械能电能 弊端弊端：A、能量利用率低（热机效率限制）：25 B、极大资源浪费（化石燃料是化工原料）C、污染环境（燃烧S、P、N引起烟雾尘等）2、改变新途径、改变新途径：化学能电能，理论上能量利用率100，实际80。科学家预言：燃料电池将成为下世纪世界上获得电力的重要途径，是继水力、火力、核能发电之后的第四类。3、碱性氢氧燃料电池、碱性氢氧燃料电池：(-)Ni,H2KOH(30%)O2,Ni(+)美国60年代已用于阿波罗登月飞行和航天飞机、叉车、牵引车等，美CH4O2电池50台，4.8兆瓦。缺点：与CO2反应，K2CO3导电性差。唯一商业化电池磷酸型燃料电池唯一商业化电池磷酸型燃料电池（磷酸作电解质，碳材料骨架，H2，CH3OH，CH4等为低廉燃料）。最大优点：它不需CO2处理，代表燃料电池发展方向。
