太陽能生物質(zhì)能和氫能的利用

太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用目標(biāo)大瀏覽知識(shí)與技能目標(biāo)簡(jiǎn)單了解太陽能、生物質(zhì)能、氫能的利用現(xiàn)狀。過程與方法目標(biāo)通過查資料、上網(wǎng)等多種手段更多地了解太陽能、生物質(zhì)能和氫能，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神。情感、態(tài)度與價(jià)值觀認(rèn)識(shí)開發(fā)、利用高能、清潔能源的重要性和迫切性。要點(diǎn)大思考1.大自然利用太陽能最成功的是______________，在太陽光的作用下，植物體內(nèi)的葉綠素把水、二氧化碳轉(zhuǎn)化為_______，進(jìn)而生成____________，把____能轉(zhuǎn)化為_____能。方程式為______________________________。動(dòng)物體內(nèi)的淀粉、纖維素在___的作用下，與____反應(yīng)分解為_______，最后氧化為_____和_____，又釋放出熱量。2.生物質(zhì)能來源于________________________能量。生物質(zhì)能包括__________________________________________________________等。生物質(zhì)能的利用主要有以下幾種方式：（1）__________________________________________________________________________________________________________________；（2）_____________________________________________________________________________；（3）_________________________________；（4）_________________________________________________________________________。3.氫能利用的途徑（1）_______________________；（2）_______________________；（3）_______________________。植物的光合作用葡萄糖淀粉、纖維素光化學(xué)6H2O+6CO2=C6H12O6+6O2酶水葡萄糖CO2H2O植物及其加工產(chǎn)品所儲(chǔ)存的農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市與工業(yè)有機(jī)廢棄物、動(dòng)物糞便熱化學(xué)轉(zhuǎn)換法，獲得木炭、焦油和可燃?xì)怏w等品位高的能源產(chǎn)品，該方法又按其熱加工的方法不同，分為高溫干餾、熱解、生物質(zhì)液化等方法生物化學(xué)轉(zhuǎn)換法，主要指生物質(zhì)在微生物的發(fā)酵作用下，生成沼氣、酒精等能源產(chǎn)品用油料植物所產(chǎn)生的生物油把生物質(zhì)壓制成成型狀燃料（如塊型、棒型燃料），以便集中利用和提高熱效率燃料燃燒放熱火箭燃料氫氧燃料電池學(xué)點(diǎn)大清倉交流研討學(xué)點(diǎn)1太陽能的利用問題1：太陽能的開發(fā)和利用是最為引人注目的。據(jù)估計(jì)，太陽輻射到地球表面的能量是目前世界能量消費(fèi)的1萬多倍。如何利用這些能量，是人類特別是科學(xué)家們十分關(guān)心的問題。你知道目前利用太陽能有哪些方法嗎？太陽能的利用形式主要有兩種：一是熱能的直接利用，如利用鏡面或反射槽將太陽光聚焦在收集器上，由中間介質(zhì)吸熱產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)組發(fā)電。二是利用小型太陽能裝置為房屋采暖供熱，現(xiàn)已大量使用。歸納總結(jié):1.太陽能利用形式概括太陽能利用的實(shí)例能量轉(zhuǎn)化方式太陽能熱水器太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芴柧酃庠钐柲苻D(zhuǎn)變?yōu)闊崮芴柲茈姵靥柲苻D(zhuǎn)變?yōu)殡娔芴柲芨邷貭t太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芄夂献饔霉饽苻D(zhuǎn)變?yōu)樯镔|(zhì)能2.太陽能的利用方式直接利用太陽輻射能，基本上有下列四種方式：（1）光—熱轉(zhuǎn)換這是目前技術(shù)最為成熟、成本最為低廉、應(yīng)用最為廣泛的形式。其基本原理是利用太陽輻射能加熱物體而獲得熱能，如地膜、大棚、溫室等。目前使用較多的一種形式是太陽能熱水器，另一種形式是聚焦型集熱器，如反射式太陽灶、高溫太陽爐等。（2）光—電轉(zhuǎn)換太陽能的大規(guī)模利用主要是用于發(fā)電，發(fā)電方式有兩種：一種是光—熱轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電轉(zhuǎn)換方式。①光—熱—電轉(zhuǎn)換方式的基本原理是利用太陽輻射熱發(fā)電，一般是由太陽能集熱器發(fā)電，由太陽能集熱器將吸收的熱能轉(zhuǎn)換為蒸汽，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，后一過程與火力發(fā)電一樣。太陽能的光—熱—電轉(zhuǎn)換的缺點(diǎn)是效率低，成本高，至少比普通火電站貴5~10倍。②光—電直接轉(zhuǎn)換方式的基本原理是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能。光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池，它適用于電子儀表、光電信號(hào)器件、無人中繼站、高山氣象站等方面，尤其可以在分散的邊遠(yuǎn)山區(qū)、高山荒漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省一些造價(jià)很貴的輸線電路。（3）光—化學(xué)能轉(zhuǎn)換20世紀(jì)90年代，我國(guó)一些農(nóng)場(chǎng)農(nóng)村地區(qū)，把裝在密閉包裝袋里的Na2SO4·10H2O晶體，白天放在陽光下暴曬，當(dāng)溫度達(dá)到25℃時(shí)，Na2SO4·10H2O晶體先失水，溶解吸熱，夜里硫酸鈉溶液結(jié)晶，重新析出水合晶體，釋放熱量，用于取暖。這是利用太陽能的一種簡(jiǎn)易方法?，F(xiàn)在，人們已能利用太陽輻射能和催化劑使水分解（光解水）制得氫氣。氫氣是二級(jí)能源，用途很廣，既可以作為燃料，又是化工原料。氫氣可以用于合成天然氣、石油。這是一種很有前途的光—化學(xué)能轉(zhuǎn)換方式。水在地球上的儲(chǔ)量是極為豐富的，利用太陽能從水制氫氣是一種很有吸引力的途徑，它也能從根本上改善目前人類利用能源的狀況。（4）光—生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換主要是通過地球上眾多植物的光合作用，將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能。光—生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換的本質(zhì)也是光—化學(xué)能的轉(zhuǎn)換。學(xué)點(diǎn)2生物質(zhì)能的利用交流研討問題2：生物質(zhì)能有哪些？在實(shí)際生活中有哪些應(yīng)用？（1）生物質(zhì)能是最安全、最穩(wěn)定的能源，通過一系列轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以生產(chǎn)出不同品種的能源，如固化和炭化可以生產(chǎn)固體燃料，氣化可以生產(chǎn)氣體燃料，液化和植物油可以獲得液體燃料，如果需要還可以生產(chǎn)電力等等。（2）生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)主要包括：沼氣、氣化、液化、碳化、乙醇發(fā)酵和固化成型等，這些技術(shù)大部分在過去的20年中取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。①直接燃燒，家庭使用的薪柴和木炭，薪柴至今仍為許多發(fā)展中國(guó)家的重要能源，仍需依賴柴薪來滿足大部分能量需求，不過由于日益增加薪柴的需求，將導(dǎo)致林地日減。②生物化學(xué)轉(zhuǎn)換，農(nóng)村沼氣池的填料主要是豬糞、秸稈、污泥、水等。當(dāng)然，人的糞便、牛糞、雞糞等都是很好的發(fā)酵料。將植物的秸稈、枝葉、雜草和人畜糞便加入沼氣發(fā)酵池中，在厭氧條件下，經(jīng)過沼氣細(xì)菌的作用，生成沼氣。沼氣的主要成分是甲烷和二氧化碳。建造沼氣池，不僅能有效地利用生物質(zhì)能，還能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供優(yōu)良的肥料。③熱化學(xué)轉(zhuǎn)化，使生物質(zhì)能在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生熱值較高的可燃?xì)怏w。如利用木炭制造水煤氣，并帶動(dòng)蒸汽機(jī)作動(dòng)力，甚至在中國(guó)抗日戰(zhàn)爭(zhēng)的困難時(shí)期，因?yàn)槭腿狈?，還以這種煤氣開汽車，即叫做“木炭車”，這種技術(shù)的基本原理是含碳物質(zhì)在不充分氧化（燃燒）的情況下，會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，即煤氣。歸納總結(jié):1.生物質(zhì)能概念：生物質(zhì)能來源于植物及其加工產(chǎn)品所貯存的能量。生物質(zhì)包括農(nóng)業(yè)廢棄物（如植物的秸稈、枝葉）、水生植物、油料植物、城市及工業(yè)有機(jī)廢棄物、動(dòng)物糞便等。2.生物質(zhì)能應(yīng)用①直接燃燒植物枝葉燃燒可表示為（C6H10O5）n+6nO26nCO2+5nH2O②生物化學(xué)轉(zhuǎn)換將植物的秸稈、枝葉、雜草和人畜糞便加入沼氣發(fā)酵池中，在厭氧條件下，經(jīng)沼氣細(xì)菌的作用，生成沼氣。沼氣的主要成分是CH4，還含有CO2和少量H2S、PH3等。沼氣也是應(yīng)用十分廣泛的氣體燃料，在我國(guó)農(nóng)村推廣建造沼氣池，不僅有效地利用生物質(zhì)能，還能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供優(yōu)良的肥料。用含糖類、淀粉較多的農(nóng)作物（如玉米、高粱）為原料，在催化劑存在下、經(jīng)水解和細(xì)菌發(fā)酵，可以制成乙醇。乙醇可以直接作為燃料，也可以和汽油混合，做發(fā)動(dòng)機(jī)燃料（C6H10O5）n+nH2OnC6H12O6C6H12O62C2H5OH+2CO2↑③熱化學(xué)轉(zhuǎn)換使生物質(zhì)在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生熱值較高的可燃?xì)怏w。例如，爐內(nèi)加熱固體生物質(zhì)，同時(shí)通入空氣或水蒸氣，或者隔絕空氣高溫加熱生物發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生可燃?xì)怏w。點(diǎn)燃酶發(fā)酵學(xué)點(diǎn)3氫能的開發(fā)與利用交流研討問題3：什么是氫能？有哪些優(yōu)點(diǎn)？氫能系統(tǒng)包括制氫、儲(chǔ)氫、氫的應(yīng)用三個(gè)方面，規(guī)模制氫和儲(chǔ)氫是氫能研究和開發(fā)的兩個(gè)重要領(lǐng)域。微生物制氫是一種無污染的經(jīng)濟(jì)制氫方法。該方法具有原料易得（如采用有機(jī)污染物為原料）、制氫成本低并可與治理環(huán)境污染相結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)。歸納總結(jié):1.制備（1）利用2H2O2H2↑+O2↑，但消耗大量電能；（2）利用2H2O2H2↑+O2↑，節(jié)約電能；（3）利用藍(lán)綠藻低等植物和微生物在陽光作用下釋放出氫氣。2.優(yōu)點(diǎn)（1）產(chǎn)物是H2O，不會(huì)污染環(huán)境。（2）來源豐富。（3）熱效率高，由H2（g）+O2（g）=H2O（l）ΔH=-285.85kJ·mol-1可知燃燒1gH2可放出142.925kJ的熱量，是燃燒等質(zhì)量的汽油放熱的3倍。（4）H2使用方便。

電解

光解光分解催化劑題型一各種能源的開發(fā)利用【例1】下列屬于直接利用太陽輻射能的方式是()①光—熱轉(zhuǎn)換②光—電轉(zhuǎn)換③光—化學(xué)能轉(zhuǎn)換④光—生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換A.①②③B.①③④C.①②④D.①②③④D【解析】太陽能利用的主要途徑有光—熱轉(zhuǎn)換、光—電轉(zhuǎn)換、光—化學(xué)能轉(zhuǎn)換、光—生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換。1.下列對(duì)于城市廢棄物中生物質(zhì)能的利用不合理的是()A.把廢棄物拉到鄉(xiāng)下找個(gè)地方埋掉B.對(duì)廢棄物進(jìn)行處理后焚燒，利用產(chǎn)生的熱能供熱和發(fā)電C.把廢棄物進(jìn)行生物化學(xué)轉(zhuǎn)化獲取甲烷D.讓廢棄物在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生熱值較高的可燃性氣體對(duì)應(yīng)訓(xùn)練A【解析】生物質(zhì)能利用主要有以下方式：（1）直接燃燒，（2）生物化學(xué)能轉(zhuǎn)換，（3）熱化學(xué)能轉(zhuǎn)換。埋掉既造成能源浪費(fèi)，又能造成污染，因此A項(xiàng)錯(cuò)。題型卸二瞞能芳源的咱綜合梯利用【例恰2】差城市診使用潔的燃跡料，拴現(xiàn)大嗎多用師煤氣甲、液獲化石雁油氣拘。煤塔氣的朽主要北成分姥是一避氧化嗓碳和封氫氣伶的混挎合氣姨體，聞它由覽煤炭溫與水比（蒸懶氣）盾反應(yīng)摟制得治，故扇又稱忘水煤權(quán)氣。（1怖）試擇寫出亦制取追煤氣菌的主望要化虜學(xué)反從應(yīng)方河程式淡：__山__禮__攜__詢__朝__父__涌__臘__幸__大__梁__記__鴨__稻__磁_(tái)_凍__從_。（2欲）液昨化石省油氣附的主聾要成疾分是竹丙烷怪，丙備烷燃被燒的格熱化擊學(xué)方久程式床為C3H8（g剩）+邊5O2（g盼）=盯3C嬸O2(g輝)+好4H2O(述l)宅ΔH政=-媽22泥20付.0讓k碰J·禮mo嬌l-1已知濕CO脫氣體沖燃燒賢的熱潑化學(xué)蜜方程唇式為CO害(g重)+其1/緒2O2(g羽)=隱CO2(g叔)業(yè)Δ獎(jiǎng)H=勤-2央82閉.5冒7缺kJ弦·m欺ol-1試比植較同病物質(zhì)昌的量濤的C3H8和C蝴O燃溫?zé)?，蜻產(chǎn)生底的熱道量比憲值約止為_鏡__悔__導(dǎo)__僵。（3悟）已國(guó)知?dú)鋰崥馊及櫉墓頍峄軐W(xué)方船程式腿為2H2（g耀）+岔O2（g焦）=盡2賺H2O（攜l）吉Δ蕉H=疏-5錄71遣.6涼k妻J·桃mo站l-1試比咬較同簡(jiǎn)質(zhì)量呼的氫盜氣和破丙烷漏燃燒娃，產(chǎn)蓮生的艇熱量閘比值齡約為孕__教__購__償。（4禮）氫叨氣是和未來霞的能駝源，葉除產(chǎn)起生的端熱量鄰大之咱外，五還具旱有的室優(yōu)點(diǎn)接是__雙__塌__愿__烈__想__衡__鎮(zhèn)__荒__尖__逮__暮__驚_。C+真H2O（右g）鋼CO扭+H2

高溫

7.汁86帽:12.柱83娘:1來源其豐富夸，無迫污染織，可天再生【解腸析】覺水煤涉氣的朵主要脫成分筋是C骨O和僅H2，高蒼溫下關(guān)用碳鼓和水隙蒸氣蠢反應(yīng)校制取濁。1分m配ol描C3H8反應(yīng)廣放熱赤22傾20烤k近J，肝1妖mo見l躍CO稱完全亡燃燒討放熱塊28澡2.津57見k田J，派因此上產(chǎn)生役的熱型量比村值約媽為22落20己:2黑82健.5比7=妨7.趴86形:1側(cè)，同維理，灰等質(zhì)將量的史H2和丙宣烷燃束燒產(chǎn)常生的皆熱量客比值才約為幟2.脹83據(jù):1潮。2.私能源訪是人坡類賴仆以生詠存和則發(fā)展翼的重匆要物堪質(zhì)基雀礎(chǔ)，花常規(guī)頁能源讀的合阿理利捐用和偉新能陵源的偏開發(fā)猛是當(dāng)享今社港會(huì)人邊類面忌臨的晃嚴(yán)峻暑課題絲式，回欲答下喬列問魯題：（1曉）我督國(guó)是噴世界炭上少翁數(shù)以員煤為齊主要逆燃料拖的國(guó)發(fā)家，懶下列剝關(guān)于旅煤作集燃料壩的論烤點(diǎn)正汁確的乏是孟（論）A.字煤是眾重要跑的化潤(rùn)工原賭料，斧把煤天作燃框料簡(jiǎn)墻單燃津燒掉蠻太可刃惜，欠應(yīng)該保綜合舊利用B.跪煤是絹發(fā)熱孔很高踐的固虛體燃話料，豪我國(guó)等煤炭堂資源他相對(duì)古集中舟，開拐采成折本低妙，用座煤作別燃料努合算C.剩煤燃捉燒時(shí)壁產(chǎn)生追大量閑二氧唇化硫超和煙果塵，卷對(duì)環(huán)浮境污鍋染嚴(yán)功重D.壓通過地清潔平技術(shù)拳，如略煤的隙氣化功和液更化，告以及隨煙氣鞋脫硫聾，不的僅減葡輕了飲燃煤寧污染殊，還牌能提普高煤絕燃燒桿的熱獵利用鑄率（2鄭）烏坦克蘭赤科學(xué)供家用本銅和據(jù)鐵混逗合熔造化制哀成多霸孔金每屬，旺用于哭制作多太空派火箭托上使帶用的賠煤油瓣燃料桂霧化僑器，閥該霧柔化器用的作坐用是__蔑__霧__趟__車__喂__正__萍__謹(jǐn)__腹__遵__遼__旺__桑__蓬__隔__論__再__羨__駁__樣__乘__鄰__燭__枕__宵__貞__摘__參__厭。A、個(gè)C、港D使煤曠油油密滴變尖為油上霧，磚增大序與氧拒化劑遼的接壯觸面彼積，尺使煤渴油充疏分燃蘆燒（3堤）乙瀉醇是巖未來勵(lì)內(nèi)燃柴機(jī)的渣首選藥環(huán)保餃型液撇體燃扒料，銅它可令以由護(hù)綠色簽植物竹的秸愈稈制券取，李制取明乙醇始的兩限步化航學(xué)方答程式名是__宇__些__嗚__究__甚__勞__宣__重__滾__柏__掌__描__趙__菊__解__糊__陸__怒__聲__優(yōu)__麗__葡__浮__幅__晶__惑__法__純__剃_；1.拘0排g乙盜醇完醋全燃