能源與可持續(xù)發(fā)展考試卷和電化學(xué)技術(shù)在新能源中的利用

PAGEPAGE1年級(jí)九年級(jí)科目物理主備徐立雙審核課題第17章能源與可持續(xù)發(fā)展課型新授課使用時(shí)間目標(biāo)一、能源家族●記住什么是能源以及能源的種類；●常識(shí)性了解什么是不可再生能源，什么是可再生能源閱讀148~149頁(yè)回答以下問題1、能源定義：的物質(zhì)資源都可以叫做能源.2.能源的分類(1).從能源的提供對(duì)象分類:由生命物質(zhì)(如木材,草類,肉類等)提供的能量稱為能.經(jīng)過漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代由動(dòng)植物的化石形成的石油,天然氣和煤炭叫能源.(有時(shí)也稱為非生物質(zhì)能).(2)從能源的產(chǎn)生方式分類:可以從自然界中直接獲取的能源比如化石能源,風(fēng)能,太陽(yáng)能,地?zé)崮?核能,水能,潮汐能等叫,(三大一次能源有:化石能源,核能,太陽(yáng)能).無(wú)法從自然界中直接獲取,必須通過一次能源的消耗才能得到的能源叫,比如電能,它是目前最主要的二次能源.常見的二次能源有焦碳,煤氣,電力,蒸氣,氫能,酒精以及汽油,柴油,等石油加工品.(3)從能源是否可以在短期內(nèi)從自然界中得到補(bǔ)充可以把能源劃分為和.不可再生能源有化石能源,核能.可再生能源有水的動(dòng)能,風(fēng)能,太陽(yáng)能,生物質(zhì)能等.（4）人類已經(jīng)利用多年，如煤、石油、天然氣以及水能等能源，叫做常規(guī)能源；核能、太陽(yáng)能、潮汐能、地?zé)崮艿饶茉矗凶鲂履茉?。[基礎(chǔ)知識(shí)]:1.________________________________________叫能源.2.下列關(guān)于能源的說法不正確的是()A.化石能源是重要的一次能源.B.一次能源都是不可再生能源.C.電能是重要的二次能源.D.風(fēng)能是可再生能源.3.下表是能源分類表,請(qǐng)補(bǔ)充完整.練習(xí)：1．目前，作為人類主要能源的_______能源，并非取之不盡，用之不竭的，因此我們應(yīng)該努力尋找一些理想的能源來(lái)代替它們，如________和________。2．使用化石能源時(shí)，會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)一些危害，下列各選項(xiàng)中，不是燃燒化石能源所帶來(lái)的主要危害的是[]A.空氣污染B.溫室效應(yīng)C.釋放有害物質(zhì)D.水土流失3．使用生物質(zhì)能時(shí)，也會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)一些危害，下列各選項(xiàng)中，不是燃燒柴薪能源所帶來(lái)的主要危害的是[]A.空氣污染B.水土流失C.沙漠化D.釋放有害物質(zhì)目標(biāo)二、核能要求：常識(shí)性的了解核能,核裂變,核聚變.閱讀151~152頁(yè)再回答以下問題物質(zhì)是由組成的,分子是由構(gòu)成的,構(gòu)成原子核的質(zhì)子和中子依靠強(qiáng)大的核力緊密結(jié)合在一起,原子核十分牢固,要使它們分裂或重新組合是非常困難的一但原子核分裂或聚合就能釋放出巨大的能量,這就是能.獲得核能有兩種途徑，一種是原子核的裂變，另一種是原子核的聚變。核裂變:我無(wú)法做到讓你們感知真正的原子核那樣的裂變或聚變時(shí)釋放出能量的情形,但是我可以讓你們明白某些物質(zhì)分裂或聚合時(shí)會(huì)釋放出能量.將濃硫酸倒入水中,同時(shí)用溫度計(jì)測(cè)量,可以明顯的觀察到溫度計(jì)示數(shù)上升.(1)用中子轟擊鈾235（質(zhì)子數(shù)為235的鈾），鈾核會(huì)分裂成大小相差不很大的兩部分，這處現(xiàn)象叫做裂變。裂變時(shí)有核能釋放出來(lái)。(此實(shí)驗(yàn)在1939年完成)核裂變需要鈾,钚等重金屬元素,它們?cè)诘厍蛏系暮肯∩?而且常規(guī)裂變反應(yīng)堆會(huì)產(chǎn)生放射性很強(qiáng)的核廢料,這些因素限制了核裂變能的發(fā)展.(2)用中子轟出鈾核，鈾核發(fā)生裂變，放出能量，同時(shí)放出2-3個(gè)中子；放出的中子又可轟擊其他的鈾核，它們也發(fā)生裂變。這樣，裂變將不斷地自行繼續(xù)下去。這種現(xiàn)象叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。用書本17.2-1的火柴實(shí)驗(yàn)?zāi)M核裂變:(3)對(duì)裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如不加以控制，在極短的時(shí)間內(nèi)會(huì)釋放出巨大的核能，將發(fā)生猛烈的爆炸。原子彈就是根據(jù)這個(gè)原理制成的。如果控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，平穩(wěn)地釋放核能，就便于和平利用了。這樣平穩(wěn)地釋放核能的裝置，叫做核反應(yīng)堆。核電站就是利用核能發(fā)電的,它的核心設(shè)備是,在核反應(yīng)堆中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的.(4)1kg的鈾235全部裂變釋放出的能量相當(dāng)于2000t的優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)釋放出的能量，在水利資源，化石能源缺乏的地區(qū)建立核電站可以解決能源短缺的問題。（核電站的優(yōu)點(diǎn)：環(huán)境污染少，所用原料少，成本低2.核聚變:較輕的核結(jié)合成較重的核，也能釋放能量，這種現(xiàn)象叫聚變。氫彈就是利用氫核聚變制成的。利用氘核和氚核在超高溫下聚合成新的原子。目前人類尚無(wú)法有效的控制核聚變反應(yīng)。核聚變時(shí)釋放出的能量比核裂變時(shí)釋放出的能量要大好幾倍.[基礎(chǔ)知識(shí)]1.原子是由__________和帶負(fù)電的________組成,原子核中的_______帶正電,不帶電的粒子是__________.2.原子核十分牢固,要使它們分裂或重新組合是非常困難的,但是一但使原子核分裂或聚合就能釋放出巨大的能量,這就是_____能.3.1939年科學(xué)家首次用_______轟擊質(zhì)量比較大的原子核,使其發(fā)生_________同時(shí)釋放出了巨大的能量,1kg的鈾全部裂變釋放出的能量相當(dāng)于________t優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)釋放出的能量.4.獲得核能的途徑__________和____________。5.目前，核電站都是利用核裂變的____________反應(yīng)產(chǎn)生的能量來(lái)發(fā)電。它是將_______能轉(zhuǎn)化為_______能.它的核心設(shè)備是__________它能平穩(wěn)地釋放_(tái)____能。6.氘核與氚核在______________條件下可以結(jié)合成新的原子核,同時(shí)釋放出巨大的能量,這就是_________________.有時(shí)也稱為______________反應(yīng),是因?yàn)檫@種核反應(yīng)需要__________________________________.7.下列屬于璉式反應(yīng)的是()A.氫彈爆炸.B.太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng).C.原子彈爆炸D.鎂條的燃燒.目標(biāo)三：太陽(yáng)能：1．初步認(rèn)識(shí)太陽(yáng)的結(jié)構(gòu)，知道太陽(yáng)是人類能源的寶庫(kù)。

2．大致了解太陽(yáng)能的利用方式。

.閱讀154~156頁(yè)再回答以下問題一、太陽(yáng)結(jié)構(gòu)：太陽(yáng)的主要成份是氫,是一個(gè)巨大的熾熱氣體球,直徑約為地球的110倍,核心的溫度可以達(dá)到1500萬(wàn)攝氏度,超高溫導(dǎo)致了太陽(yáng)內(nèi)部的氫不斷發(fā)生,從而釋放出巨大的能量.這些能量以和的形式向宇宙空間輻射.二、太陽(yáng)能利用間接利用：第一是植物的光合作用把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存起來(lái),形成生物質(zhì)能。再以草木,煤,石油,天然氣等形式釋放出來(lái)供人類使用.第二個(gè)渠道是太陽(yáng)能被地球上的空氣和水吸收,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.通過大氣和水分的循環(huán),再通過風(fēng),流水波浪,海流等釋放出來(lái).直接利用：第一將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,比如太陽(yáng)灶,太陽(yáng)能熱水器等.第二是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能,目前主要是通過太陽(yáng)能電池*人類使用的各種化石燃料實(shí)際上是利用了上億年前地球所接收的太陽(yáng)能.練習(xí)：1.太陽(yáng)能來(lái)自于()A.太陽(yáng)所含氫發(fā)生的燃燒.B.太陽(yáng)所含氫發(fā)生的核裂變反應(yīng).C.太陽(yáng)所含氫發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng).D.太陽(yáng)所含氫發(fā)生的聚變反應(yīng).2.下列能源不是來(lái)自太陽(yáng)能的是()A.潮汐能.B.鈾礦中的核能.C.天然氣.D.生物質(zhì)能.3.下列關(guān)于太陽(yáng)能利用說法不正確的是()A.太陽(yáng)能是常見的一次能源.B.光電池可以把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能.C.太陽(yáng)能的吸熱板最好是銀白色的.D.我們今天開采的石油,煤炭實(shí)際上是在開采億萬(wàn)年前地球所接收的太陽(yáng)能.4.下列裝置中是利用太陽(yáng)能工作的是()A.微波爐.B.太陽(yáng)灶.C.熱水器.D.取暖器.5.下列關(guān)于太陽(yáng)能的說法不正確的是()A.太陽(yáng)能是我們今天使用的大部分能源的源泉.B.化石燃料中所含的化學(xué)能是由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái).C.太陽(yáng)釋放的能量幾乎全部被地球吸收.D.我們今天開采的石油,煤炭實(shí)際上是在開采億萬(wàn)年前地球所接收的太陽(yáng)能.6.太陽(yáng)溫度極高,故而太陽(yáng)內(nèi)部的氫原子會(huì)在超高溫下發(fā)生_______________從而釋放出巨大的能量.7.太陽(yáng)能電池可以將______能轉(zhuǎn)化為______能,但每個(gè)太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電壓比較______(填高低)目前只有在____________方面大量使用,日常生活中僅用于________,_________等耗電少,工作電壓低的電器.8.寫出下列過程中能量的轉(zhuǎn)化:(1)太陽(yáng)使植物生長(zhǎng)_____________________________.(2)太陽(yáng)光使海水溫度升高_(dá)______________________.(3)太陽(yáng)光使地表水蒸發(fā),形成云:_________________.(4)太陽(yáng)光使大氣流動(dòng),形成風(fēng):___________________.(5)太陽(yáng)能電池板:______________________________.(6)太陽(yáng)能熱水器:______________________________.[知識(shí)回顧]1.按要求把下列能源分類:A太陽(yáng)能.B潮汐能.C石油.D煤炭.E肉類.F酒精.G核能.H電能.I.天然氣.J焦碳.上述能源中是一次能源的有_________________,是化石能源的有___________是不可再生能源的有________________.2.由于原子核的變化而釋放出的能量叫______能.獲得核能的兩種方式有______________和________.在原子彈中發(fā)生的核反應(yīng)的類型是_____________,在氫彈中發(fā)生的核反應(yīng)的類型是_____________,在太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)的類型是____________.3.能使核能平穩(wěn)的釋放的裝置是_______________.4.鈾钚等元素具有很強(qiáng)的____________性.6.核裂變的實(shí)質(zhì)是較______的原子核裂變成較______的原子核,同時(shí)釋放出能量,核巨變的實(shí)質(zhì)是較_______的原子核在____________條件下聚變成較________的原子核.(填輕或重).目標(biāo)四：能源革命●常識(shí)性了解能量轉(zhuǎn)化技術(shù)為人類帶來(lái)的便利●初步了解能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性．.閱讀158~162頁(yè)再回答以下問題1．人類索取能源的歷史如圖17.4－1所示，各圖按能量轉(zhuǎn)移的先后順序串聯(lián)起來(lái)為：草通過光合作用吸收太陽(yáng)能，兔子吃草吸收草的能量，人或其他動(dòng)物吃兔子吸收兔子的能量，獵人通過吸收食物的能量才能進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)．（1）柴薪馬車——農(nóng)業(yè)文明柴薪是人類第一代主體能源．是人類在能量轉(zhuǎn)化方面最早的一次技術(shù)革命．從利用自然火到利用人工火的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致了以作為主要能源的時(shí)代的到來(lái)．當(dāng)時(shí)的人類用樹枝、雜草等作為燃料，用于燃燒、煮食和取暖，這就是人類第一次能源革命．（2）煤炭蒸汽機(jī)——工業(yè)文明蒸汽機(jī)的發(fā)明是人類利用能量的新里程碑．人類從此逐步以機(jī)械動(dòng)力大規(guī)模代替人力和畜力，它直接導(dǎo)致了第二次能源革命．人類的主要能源由柴薪向能源轉(zhuǎn)化．19世紀(jì)以來(lái)，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使得由蒸汽機(jī)作為動(dòng)力的發(fā)電機(jī)開始出現(xiàn)，煤炭作為一次能源被轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的二次能源——電能．電能是由其他形式的能轉(zhuǎn)化來(lái)的二次能源．它最終還要轉(zhuǎn)化為光能、內(nèi)能、動(dòng)能等其他形式的能，才能為人類所用．電能被廣泛應(yīng)用，是由于它的優(yōu)勢(shì)是便于輸送和轉(zhuǎn)化．（3）石油內(nèi)燃機(jī)——現(xiàn)代文明公元前250年，中國(guó)人首先發(fā)現(xiàn)石油是一種可燃的液體．1854年，美國(guó)賓西法尼亞州打出了世界上第一口油井，石油工業(yè)由此發(fā)端．19世紀(jì)末，人們發(fā)明了以汽油和柴油為燃料的奧托內(nèi)燃機(jī)和狄塞爾內(nèi)燃機(jī)．1908年，福特研制成功了第一輛汽車．此后，汽車、飛機(jī)、柴油機(jī)輪船、內(nèi)燃機(jī)車、石油發(fā)電等，將人類飛速推進(jìn)到現(xiàn)代文明時(shí)代．到20世紀(jì)60年代，全球石油的消費(fèi)量超過煤炭，成為第三代主體能源．20世紀(jì)40年代，物理學(xué)家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——反應(yīng)堆，拉開了以核能為代表的第三次能源革命的序幕．幾十年來(lái)，核電已經(jīng)成為一種相當(dāng)成熟的技術(shù)．由于核電比火電更清潔、安全、經(jīng)濟(jì)，核能在許多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)成為常規(guī)能源．（4）綠色能源革命——未來(lái)文明60年代以來(lái)，“能源革命”的呼聲日漸高漲．“能源革命”的目的，是以綠色能源，包括新能源（如核能）和可再生能源（包括水電能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽芎蜌淠艿龋┲鸩酱娴V物能源．綠色能源將有望為21世紀(jì)人類社會(huì)的發(fā)展提供持久的動(dòng)力．2．能量轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)移的方向性在課本圖17.4――7中豆子生長(zhǎng)的過程，按順序應(yīng)為．能量的轉(zhuǎn)化、能量的轉(zhuǎn)移，都是有性的．我們是在能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用．能源的利用是有條件的，也是有代價(jià)的．有的東西可以成為能源，有的卻不能．目標(biāo)五：能源與可持續(xù)發(fā)展1認(rèn)識(shí)能源消耗對(duì)環(huán)境的影響。

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通過了解大量消耗能源對(duì)環(huán)境造成的破壞，初步認(rèn)識(shí)科技給人類帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)，具有節(jié)能意識(shí)、環(huán)保意識(shí)通過閱讀164~166頁(yè)回答下面的問題。填寫165頁(yè)表格討論利用能源過程中對(duì)環(huán)境的影響。未來(lái)的理想能源要滿足哪些條件？1）2）3）4）中考物理試題匯編能源與可持續(xù)發(fā)展1)（08江蘇常州）常州市城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠將于2008年9月28日并網(wǎng)發(fā)電．該工程總投資5億元，每天可焚燒垃圾7.5X105kg,發(fā)電1.6X10A.解決城市生活垃圾的處理難題，變廢為寶B.高溫消滅垃圾中的細(xì)菌、病毒，有利環(huán)保C.減少需要填埋的垃圾質(zhì)量和體積，節(jié)約土地D.居民投放垃圾不用分類，輕松便捷2)（08江蘇常州）北京奧運(yùn)會(huì)廣泛應(yīng)用了節(jié)能減排技術(shù)，成為節(jié)約能源、減少二氧化碳排放量的成功典范．下列措施中，不屬于節(jié)能減排的是A.國(guó)家體育場(chǎng)裝有l(wèi)00kW太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)B.奧運(yùn)村內(nèi)車輛應(yīng)減速慢行C.奧運(yùn)村生活熱水全部來(lái)自6000m2的太陽(yáng)能集熱器D.3)（08江蘇連云港）下圖為田灣核電站發(fā)電流程圖。在核電站的發(fā)電過程中，核能的獲取途徑及能量轉(zhuǎn)化順序正確的是A．聚變；核能→內(nèi)能→化學(xué)能→電能B．聚變；核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能C．裂變；核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能D．裂變；核能→內(nèi)能→化學(xué)能→電能4)（08江蘇蘇州）下列能源中屬于可再生能源的是A．煤B．石油C．天然氣D．太陽(yáng)能5)（08江蘇徐州）為緩解電力緊張的狀況，開發(fā)利用新能源，我國(guó)陸續(xù)建成了一些核電站。關(guān)于核電站，下列說法正確的是A．核電站使用的核燃料是石油或天然氣B．核反應(yīng)堆中發(fā)生的是不可控制的核裂變C．核電站發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化過程是：核能一內(nèi)能一機(jī)械能一電能D．核電站產(chǎn)生的核廢料可以像生活垃圾那樣被處理或進(jìn)行二次加工利用6)（08江蘇鎮(zhèn)江）現(xiàn)代社會(huì)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注能源問題，下列能源屬于可再生能源的是A．煤B．石油C．風(fēng)能D．天然氣7)（08湖南衡陽(yáng)）“能源和環(huán)境”是全世界各國(guó)共同面臨的問題。我國(guó)各地正在進(jìn)行“資源節(jié)約型”、“環(huán)境友好型”兩型社會(huì)建設(shè)試點(diǎn)。我省就有長(zhǎng)沙、株洲、湘潭是試點(diǎn)城市。保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源要從我做起，下列說法中需要改正的是（）A．養(yǎng)成及時(shí)關(guān)掉水龍頭和人走關(guān)燈的習(xí)慣B．盡可能用太陽(yáng)能熱水器代替電熱水器C．及時(shí)將生活垃圾、廢電池裝在一起丟到垃圾箱D．用洗臉?biāo)疀_廁所8)(08宜昌)下列能源中既屬于一次能源又屬于可再生能源的是A.太陽(yáng)能B.核能C.石油D.天然氣9)（08湖北孝感）下列關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化和守恒的說法中錯(cuò)誤的是A．高山上滾下的石塊越來(lái)越快，說明重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B．酒精燃燒時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能D．人們對(duì)太陽(yáng)能的開發(fā)和利用說明能量可以憑空產(chǎn)生10)下列能源在利用時(shí)對(duì)環(huán)境污染最厲害的是（）A．太陽(yáng)能B．風(fēng)能C．煤D．電能11)（08福建泉州）建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境是當(dāng)代公民的責(zé)任。下列有關(guān)做法中正確的是A．將生活污水直接排入江河B．將舊電池丟棄到池塘C．生活中盡量使用節(jié)能燈具D．放學(xué)后教室內(nèi)日光燈徹夜通明12)（08福建泉州）以下能源中屬于可再生能源的是A．石油B．太陽(yáng)能C．天然氣D．煤13)（08廣西欽州）以下能源中屬于可再生能源的是（）A.石油、水力B.風(fēng)能、太陽(yáng)能C.天然氣、風(fēng)能D煤、生物能14)（08湖北荊門）北京奧運(yùn)會(huì)“綠色、科技、人文”的理念已落實(shí)到相關(guān)工作中，前不久完成的奧運(yùn)圣火在珠穆朗瑪峰的傳遞，創(chuàng)造了諸多奧運(yùn)圣火傳遞的奇跡。設(shè)在海拔5200米處的大本營(yíng)把太陽(yáng)能作為工作和生活的能源。建起如圖2所示的由太陽(yáng)能光伏板（太陽(yáng)電池）組成功率達(dá)到10kW的光伏小電站。關(guān)于太陽(yáng)能光伏發(fā)電站，下面說法正確的是A．這個(gè)發(fā)電站工作時(shí)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．這個(gè)發(fā)電站工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為光能C．這個(gè)發(fā)電站工作時(shí)不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生污染D．這個(gè)發(fā)電站在任何時(shí)候都能正常工作15)（08內(nèi)蒙古通遼）下列裝置中不是直接利用太陽(yáng)能的是A．電冰箱B．太陽(yáng)灶C．光電池D．太陽(yáng)能熱水器16)（08山東威海）自然界中存在著多種人類所需的能源，在下列幾組能源中，屬于可再生能源的一組是Ａ．水能、石油、核燃料Ｂ．風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能Ｃ．煤炭、石油、天然氣Ｄ．風(fēng)能、地?zé)崮?、天然?7)（08山東棗莊）下列設(shè)備中不是利用核裂變的是A．氫彈B．原子彈C．核電站D．核潛艇18)（山東淄博）關(guān)于太陽(yáng)能的下列說法中，不正確的是A．太陽(yáng)能分布廣闊，獲取比較方便B．太陽(yáng)能安全、清潔，利用太陽(yáng)能不會(huì)給環(huán)境帶來(lái)污染C．太陽(yáng)能是可供人類利用的一種新能源，但無(wú)法被人類直接利用D．對(duì)于人類來(lái)說，太陽(yáng)能幾乎是一種取之不盡、用之不竭的永久性能源19)（08山西太原）火力發(fā)電廠靠燃燒煤發(fā)電，下列關(guān)于火力發(fā)電的說法正確的是A、煤是可再生能源B、利用電流的磁效應(yīng)發(fā)電C、發(fā)電時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D、會(huì)造成環(huán)境污染20)（08四川內(nèi)江）2008年8月8日，第29屆國(guó)際奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)將在北京隆重開幕，奧運(yùn)會(huì)的主體育館—“鳥巢”是當(dāng)今世界上最大的環(huán)保型體育場(chǎng)。當(dāng)使用該體育場(chǎng)內(nèi)的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電時(shí)，是能轉(zhuǎn)化為能。21)（08四川攀枝花）由于光照而產(chǎn)生電壓的現(xiàn)象叫光伏效應(yīng)。單晶硅太陽(yáng)能電池就是根據(jù)光伏效應(yīng)設(shè)計(jì)的。已知某一單片單晶硅太陽(yáng)能電池在正常太陽(yáng)光照射下，光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)25％，產(chǎn)生的電壓為0.6V，用它給電阻為6Ω的用電器供電，電流是A，每秒鐘照射到該單片單晶硅太陽(yáng)能電池上的太陽(yáng)光的能量至少是J.22)（08湖南懷化）下列屬于不可再生能源的是A、核能B、太陽(yáng)能C、水能D、生物質(zhì)能23)（08湘潭）下列能源中，在使用時(shí)最安全、最清潔的是A．煤氣B．核能C．電能D．太陽(yáng)能24)（08湘西）天然氣、煤炭、石油、地?zé)崮苓@幾種能源中,不屬于化石能源的是_______________.25)(08浙江湖州)2008年3月24日下午北京奧運(yùn)會(huì)圣火采集儀式在希臘的赫拉伸廟前舉行。圣火點(diǎn)燃后，以“點(diǎn)燃激情、傳遞夢(mèng)想”為口號(hào)的“祥云”火炬?zhèn)鬟f在全球進(jìn)行。圣火的點(diǎn)燃利用了太陽(yáng)能，下列屬于能量單位的是（）A.牛頓B.26)(08浙江湖州)石油是一種重要的能源，但又是不可再生的能源，目前人類正面臨著石油短缺、油價(jià)上漲的挑戰(zhàn)。探求能源利用的新途徑是人類亟待解決的課題。以下探究能源利用的途徑不恰當(dāng)?shù)氖牵ǎ〢.更多地利用木材B.更多地利用太陽(yáng)能C.增加風(fēng)力發(fā)電量D.增加核發(fā)電量27)把兩種不同的金屬片插入檸檬，制成“水果電池”．用電壓表測(cè)量水果電池的電壓，如圖2所示．下列說法正確的是A．金屬片B是水果電池的正極B．水果電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．水果電池把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能D．水果電池把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能28)(08山東煙臺(tái))學(xué)習(xí)了內(nèi)能及能量的轉(zhuǎn)化和守恒后，同學(xué)們?cè)谝黄鹗崂碇R(shí)時(shí)交流了以下想法，你認(rèn)為其中正確的是A．做功改變物體的內(nèi)能是不同形式的能的相互轉(zhuǎn)化B．熱傳遞改變物體的內(nèi)能是不同形式的能的相互轉(zhuǎn)化C．各種形式的能在一定條件下都可以相互轉(zhuǎn)化D．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中總會(huì)有損耗，但能量的總量保持不變29)(08河南)關(guān)于能源的開發(fā)和利用，下列說法中正確的是A．天然氣是可再生能源B．可通過太陽(yáng)能電池把光能轉(zhuǎn)化成電能C．煤和石油的大量燃燒不會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)D．秦山核電站利用的是核聚變釋放的能量30)（08菏澤）下列各組能源中，均為不可再生能源的是()A.煤、石油、天然氣B.太陽(yáng)能、地?zé)崮堋L(fēng)能C.電能、汽油、風(fēng)能D.核能、水能、生物能31)(08河北)下列能源中，屬于不可再生能源的一組是①煤②核燃料③生物質(zhì)能④石油A．①②③B．①②④c．①③④D．②③④32)（08寧德）在風(fēng)景秀美的太姥山下，寧德核電站正在籌建中，關(guān)于核電站，下列說法正確的是（）A核電站所使用的核燃料是煤和石油B核電站核反應(yīng)堆發(fā)生的是可以控制的核裂變C核電站發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化過程中：核能內(nèi)能電能機(jī)械能D核電站產(chǎn)生的核廢棄料可以當(dāng)作生活垃圾來(lái)處理33)（08貴陽(yáng)）用電器是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的器件，在下列用電器中利用電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是A．電飯鍋Ｂ．電燈泡Ｃ．電風(fēng)扇Ｄ．電視機(jī)34)(08陜西)太陽(yáng)是人類的“能源之母”，屬于可再生能源。下列能源中均屬于可再生的一組是（）○1風(fēng)能○2水○3煤○4.石油○5核燃料A.1,2B.1,2,5C.3,4D.3,4,5

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(lái),人類就為改善生存條件和促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而不停地進(jìn)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(jì)發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀來(lái)看,能源問題已成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中一個(gè)具有戰(zhàn)略意義的問題,能源的消耗水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的重要標(biāo)志,能源問題對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(yáng)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(yáng)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(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈,但目前主要使用的化石能源的儲(chǔ)量不多.據(jù)2002年世界探明的化石能源的儲(chǔ)量和使用量統(tǒng)計(jì),世界上煤,石油和天然氣的儲(chǔ)采比分別為204,40和60年,中國(guó)的情況更為嚴(yán)峻,據(jù)2002年統(tǒng)計(jì),中國(guó)煤,石油和天然氣的儲(chǔ)采比只有82,15和46年.這表明在人類歷史的長(zhǎng)河中,只有很短的一段時(shí)間能使用化石能源.隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長(zhǎng),對(duì)能源的需求也持續(xù)攀升.我國(guó)一次能源消費(fèi)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(jì),我國(guó)在2004,2020和2050年的石油消費(fèi)量達(dá)3,4.5和6億噸,其中進(jìn)口量分別為1,2.7和4億噸.4億噸的進(jìn)口量相當(dāng)于目前美國(guó)的石油進(jìn)口量,這不但會(huì)制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,而且對(duì)國(guó)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?；剂显斐蓢?yán)重環(huán)境污染和氣候異常化石燃料的使用引起的環(huán)境污染,排放的CO2會(huì)造成溫室效應(yīng),使全球氣候變暖.有關(guān)機(jī)構(gòu)已向聯(lián)合國(guó)發(fā)出警告,如再不對(duì)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(guó)的環(huán)境污染問題更是日趨嚴(yán)重,目前,我國(guó)CO2排放量占世界總排放量的14%,在美國(guó)之后位居第二,估計(jì)到2025年,將位居第一.在本世紀(jì)初聯(lián)合國(guó)關(guān)于環(huán)境污染的調(diào)查中,發(fā)現(xiàn)在世界上十個(gè)環(huán)境污染最嚴(yán)重的城市中,七個(gè)在中國(guó).它們是太原,北京,烏魯木齊,蘭州,重慶,濟(jì)南和石家莊.4.21世紀(jì)世界能源發(fā)展趨勢(shì)世紀(jì)世界能源發(fā)展趨勢(shì)(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(fèi).目前節(jié)能技術(shù)水平已是一個(gè)國(guó)家能源利用情況的綜合性指標(biāo),也是一個(gè)國(guó)家總體科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志.許多研究報(bào)告指出,依靠節(jié)能可以將能源需求量降低2530%.我國(guó)在能源利用方面的效率很低,我國(guó)的能耗很高,是世界平均水平的2倍,發(fā)達(dá)國(guó)家的5-10倍,因此更應(yīng)重視節(jié)能技術(shù),我國(guó)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(cè),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(huì)(WEC)和國(guó)際應(yīng)用分析系統(tǒng)研究所的研究報(bào)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(yáng)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(chǔ)量較少,而煤炭?jī)?chǔ)量相對(duì)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(qiáng)化新化石能源的開發(fā)將得到強(qiáng)化近年來(lái)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(jì),世界甲烷水合物的儲(chǔ)量可能超過石油,天然氣和煤炭?jī)?chǔ)量的總和.因此,甲烷水合物作為儲(chǔ)量巨大的未開發(fā)能源開始受到世界各國(guó)的高度重視.(5)核能的利用將進(jìn)一步得到重視核能的利用將進(jìn)一步得到重視據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì),在20世紀(jì)末,全世界運(yùn)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(gè)國(guó)家,近年來(lái),由于擔(dān)心核電站運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性,核廢料對(duì)環(huán)境的影響和核技術(shù)擴(kuò)散對(duì)世界安全性的影響,核能的發(fā)展在發(fā)達(dá)國(guó)家已有下降趨勢(shì),但在亞洲地區(qū)仍有強(qiáng)勁的增加趨勢(shì),我國(guó)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?yàn)樵诤Ｋ写蠹s有23.4億萬(wàn)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(lái)越受到重視可再生能源的開發(fā)將越來(lái)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(duì)新能源的開發(fā)越來(lái)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(yáng)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(diǎn).(1)生物質(zhì)來(lái)源豐富地球上每年生長(zhǎng)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(guó)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(dá)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)?；每捎行Ь徑馐澜缒茉垂┬杳?(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(guó)已建1300多萬(wàn)個(gè)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(lái)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(diǎn).(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(zhǎng)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(duì)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(shí)現(xiàn)垃圾的減量化,無(wú)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(diǎn)主要是生物質(zhì)分布廣,大面積收集成本高,經(jīng)濟(jì)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(jì)效益,這是生物質(zhì)能至今未能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一.因此,如何在小型,分散體系實(shí)現(xiàn)能量的高效,清潔及規(guī)?；檬瞧惹行枰鉀Q的問題.三.太陽(yáng)能的利用1.太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)(1)太陽(yáng)能來(lái)源豐富太陽(yáng)能來(lái)源豐富太陽(yáng)能來(lái)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(yáng)內(nèi)部不停地進(jìn)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(yáng)能至少有6×1017千瓦小時(shí),相當(dāng)于74萬(wàn)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(yáng)能利用的潛力很大.(2)太陽(yáng)能的使用沒有污染問題太陽(yáng)能的使用沒有污染問題這也是眾所周知的,太陽(yáng)能的使用基本上沒有污染問題.(3)太陽(yáng)能可多途徑利用太陽(yáng)能可多途徑利用(a)太陽(yáng)能的熱利用.如太陽(yáng)能熱水器,太陽(yáng)灶,太陽(yáng)能蓄熱池發(fā)電等.(b)太陽(yáng)能發(fā)電.如太陽(yáng)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(yáng)能利用的概況太陽(yáng)能利用的概況近年來(lái),太陽(yáng)能的利用發(fā)展很快,據(jù)1997年的數(shù)據(jù),全球太陽(yáng)能發(fā)電量已達(dá)800兆瓦.到2000年,日本已有7萬(wàn)個(gè)住宅用上太陽(yáng)能電池,美國(guó)和歐盟計(jì)劃在2010年前安裝100萬(wàn)套太陽(yáng)能電池.特別是把太陽(yáng)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(dá)25年.太陽(yáng)能的熱利用發(fā)展更快.特別在我國(guó),太陽(yáng)能熱水器的年產(chǎn)值已達(dá)60多億元,居世界首位.3.太陽(yáng)能利用的問題太陽(yáng)能利用的問題開發(fā)太陽(yáng)能利用的主要問題是如何提高太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換效率,其次是降低成本,這對(duì)我國(guó)特別重要,目前我國(guó)生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的能力已達(dá)幾百兆瓦,但由于價(jià)格高,基本上都銷往國(guó)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(dá)到實(shí)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(diǎn)氫能的優(yōu)點(diǎn)(1)氫是自然界儲(chǔ)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(duì)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(huì).2003年在華盛頓召開15個(gè)國(guó)家和地區(qū)參加的"國(guó)際氫能經(jīng)濟(jì)合作伙伴"會(huì)議.冰島計(jì)劃用40年時(shí)間將冰島建成"氫社會(huì)".布什將投資120億美元來(lái)促進(jìn)氫能源的發(fā)展.過去5年,工業(yè)化國(guó)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(lái)世界的主要能源,進(jìn)入氫能時(shí)代已成為近年來(lái)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(jī)我國(guó)對(duì)發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)也開始重視,參加了2003年在華盛頓召開的有15國(guó)家參加的"國(guó)際氫能經(jīng)濟(jì)合作伙伴"會(huì)議.2004和2005舉辦了兩次關(guān)于氫能經(jīng)濟(jì)的中美雙邊會(huì)議.今年一月,中國(guó)科學(xué)院院士局召開了關(guān)于"石油替代能源"的研討會(huì),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(guó)的石油替代能源.并要組織人員進(jìn)行軟課題研究.3.氫能的問題3.氫能的問題(1)氫的價(jià)格氫的制備,儲(chǔ)存和運(yùn)輸中的價(jià)格問題,是影響走進(jìn)氫能時(shí)代的很關(guān)鍵的問題.要降低其價(jià)格,必須形成氫的制備,儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)木W(wǎng)絡(luò).(2)廉價(jià)清潔的制氫技術(shù)問題(2)廉價(jià)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(jià)清潔的制氫技術(shù)是各國(guó)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(jià)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(chǔ)存,碳循環(huán)等優(yōu)點(diǎn),從中長(zhǎng)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(guó)內(nèi)外在選育高效產(chǎn)氫菌株工作進(jìn)展不快,制氫效率低.(e)風(fēng)能制氫:用風(fēng)能發(fā)電來(lái)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(yáng)能制氫:該法還處在基礎(chǔ)研究階段,離商業(yè)化還有較遠(yuǎn)的距離.(3)氫的儲(chǔ)運(yùn)問題(3)氫的儲(chǔ)運(yùn)問題氫的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)主要解決儲(chǔ)運(yùn)的安全性和成本,現(xiàn)在由于儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)不過關(guān),因此浪費(fèi)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(chǔ)運(yùn)技術(shù)的問題而不能被利用.我國(guó)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(chǔ)運(yùn)問題也是走進(jìn)氫能時(shí)代的一個(gè)很關(guān)鍵的問題.目前氫的儲(chǔ)運(yùn)還有很大問題.(a)高壓儲(chǔ)氫:儲(chǔ)氫量少,只有1%左右,還有不安全的問題.(b)液氫儲(chǔ)氫:很不方便,儲(chǔ)氫設(shè)備大,蒸發(fā)損失大.(c)吸附儲(chǔ)氫:這是目前的研究熱點(diǎn),但儲(chǔ)氫容量還較低,一般不超過2%.鎂合金儲(chǔ)氫在3%,但儲(chǔ)放不可逆.熱門一時(shí)的納米碳管儲(chǔ)氫也已沒有了希望,最終的儲(chǔ)氫量也只有1%左右.(e)化合物儲(chǔ)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(jìn)氫能利用的重要原因.近年來(lái),由于化石燃料資源短缺和環(huán)境污染日趨嚴(yán)重,各國(guó)對(duì)燃料電池的研究十分重視.美國(guó)《時(shí)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(diǎn),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(shí)才能商品化是一個(gè)與氫能利用密切相關(guān)的問題.4.反對(duì)氫能的意見4.反對(duì)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(huì)改變氣候.氫不可避免泄漏,泄漏量可達(dá)15%.泄漏的氫會(huì)在大氣形成水霧,它會(huì)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(huì)產(chǎn)生很大的不安全性,手機(jī)等的火花就會(huì)使泄漏的氫發(fā)生爆炸.(d)冰島能做的,其他國(guó)家不一定能做,冰島的氫都是電解水制得的,因該國(guó)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(yáng)能.據(jù)估計(jì),如用風(fēng)能發(fā)電制氫,當(dāng)風(fēng)能發(fā)電量達(dá)到美國(guó)6%的用電量,風(fēng)能發(fā)電機(jī)要占的面積要有半個(gè)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(gè)微不足道的投資.美國(guó)去年用于核能和礦物質(zhì)燃料方面的研究經(jīng)費(fèi)大于氫燃料的研究經(jīng)費(fèi).美國(guó)推行"健康婚姻"的預(yù)算就有150億美元.美國(guó)用于伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)的經(jīng)費(fèi)每月390億美元.(7)氫燃料電池價(jià)格昂貴.目前內(nèi)燃機(jī)成本為每千瓦50美元,而氫燃料電池為800美元.估計(jì)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(fèi)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(diǎn).(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(jìn)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(diǎn).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(yáng)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(yáng)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(dòng)力源優(yōu)點(diǎn):比能量和比功率高缺點(diǎn):對(duì)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(yáng)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(dòng)力源優(yōu)點(diǎn):穩(wěn)定性好,已有商品生產(chǎn)缺點(diǎn):用貴金屬作催化劑,價(jià)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(yáng)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(dòng)力源優(yōu)點(diǎn):比能量和比功率高,壽命長(zhǎng),應(yīng)用范圍廣缺點(diǎn):對(duì)CO敏感,價(jià)格高,800美元/千瓦,而內(nèi)燃機(jī)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(yáng)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(dòng)的小型電子儀器設(shè)備動(dòng)力源優(yōu)點(diǎn):比能量高,體積小問題:Pt對(duì)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(huì)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(yáng)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(diǎn):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(zhǎng).能量轉(zhuǎn)換率高,可達(dá)80%.問題:高溫下,電解液會(huì)腐蝕電極材料.壽命2萬(wàn)小時(shí),商業(yè)上要4萬(wàn)小時(shí).(6)固體氧化物燃料電池(SOFC)固體氧化物燃料電池(SOFC)陽(yáng)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(diǎn):不需貴金屬催化劑.壽命長(zhǎng).可用各種燃料氣.抗中毒能力強(qiáng).能量轉(zhuǎn)換率最高,可達(dá)80%以上.問題:高溫下,密封困難,放大困難.價(jià)格高.5.PEMFC發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀(1)世界各國(guó)對(duì)世界各國(guó)對(duì)PEMFC的重視世界各國(guó)對(duì)的重視近十年來(lái),近十年來(lái),PEMFC技術(shù)的研究開發(fā)受到技