能源開發(fā)和利用.ppt

1、能源開發(fā)和利用,本章內(nèi)容,一、能源的地位與作用 二、能源的分類 三、世界和中國能源的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 四、解決能源危機(jī)的有效途徑,第一節(jié)、能源的地位與作用,1、能源在人類社會(huì)的發(fā)展中占據(jù)重要地位，它是人類社會(huì)發(fā)展的基本條件，是發(fā)展農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科學(xué)技術(shù)和提高人民生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。能源開發(fā)利用的廣度和深度是衡量一個(gè)國家的科技和生產(chǎn)水平的主要標(biāo)志之一。能源、材料、信息是人類發(fā)展的三大支柱產(chǎn)業(yè)。 2、能源科學(xué)技術(shù)的每一次重大突破，都引起生產(chǎn)技術(shù)的革命，化學(xué)在能源的研究和利用過程中扮演重要角色。 能源發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)時(shí)期： A、柴草時(shí)期：火的發(fā)現(xiàn)18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命，用于燒制陶瓷和冶煉金屬； B、煤炭時(shí)期：

2、13世紀(jì)開采，18世紀(jì)中大規(guī)模開采，1769年瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)，產(chǎn)生第一次產(chǎn)業(yè)革命； C、石油時(shí)期：60年代超過煤。,三次重大突破,A、發(fā)明蒸汽機(jī)，產(chǎn)生第一次產(chǎn)業(yè)革命； B、電力發(fā)明使人們的生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)入電氣時(shí)期； C、原子能發(fā)明進(jìn)入時(shí)期。,第二節(jié)、能源的分類,按來源分： A、來自地球以外的太陽能，如太陽輻射能、煤、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、雷電等； B、來自地球本身，如地?zé)崮?、原子核能?C、來自地球與月球、太陽等天體相互作用產(chǎn)生的能量如潮汐能。 按構(gòu)成分： A、一次能源，包括常規(guī)能源（可再生能源如水能，非再生能源如煤炭、石油、天然氣），新能源（可再生能源如太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能，非再生能源如核

3、聚變能,油頁巖、油沙）； B、二次能源如煤制品、石油制品、電力、氫能、蒸氣等。,第三節(jié)、世界和中國能源的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì),1、世界能源的結(jié)構(gòu)與消耗 （1）近一百年世界能源消耗增長了20倍 年份： 1950 1960 1970 1980 1990 世紀(jì)末 萬噸 標(biāo)準(zhǔn)煤 239194 292420 643956 852391 1147610 20Gt 中國 6968（1955） 30189 29291 60275 98703 能源消耗最多的是美國：人口占4.9，能耗占24.4；印度人口占15.4，能耗占2.3；我國1996年人均能耗1.14噸，排名86（世界人均2.4、北美10、歐洲蘇聯(lián)5） (2)

4、能源結(jié)構(gòu) 19801986年 石油 煤炭 天然氣 核能 總計(jì) 世界能源消耗增長率 9 24 19 335 2720世紀(jì)60年代以前煤是世界最重要能源，后來，石油上升較快，發(fā)達(dá)國家以石油為主。美國、日本56.3；我國、印度仍以煤為主，我國75.8,印度67.8.,能源形勢(shì)能源危機(jī),1、化石燃料，有限能源（枯竭）,能源危機(jī)迫在眉睫 世界經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化，得益于化石能源，如石油、天然氣、煤炭與核裂變能的廣泛的投入應(yīng)用。因而它是建筑在化石能源基礎(chǔ)之上的一種經(jīng)濟(jì)。 然而，由于這一經(jīng)濟(jì)的資源載體將在21世紀(jì)上半葉迅速地接近枯竭。,石油儲(chǔ)量11801510億噸，以1995年世界石油的年開采量33.2億噸計(jì)算，石

5、油儲(chǔ)量大約在2050左右年宣告枯竭。 天然氣儲(chǔ)備估計(jì)在131800152900兆立方米。年開采量維持在2300兆立方米，將在5765年內(nèi)枯竭。 煤的儲(chǔ)量約為5600億噸。1995年煤炭開采量為33億噸，可以供應(yīng)169年。 鈾的年開采量目前為每年6萬噸，根據(jù)1993年世界能源委員會(huì)的估計(jì)可維持到21世紀(jì)30年代中期。 核聚變到2050年還沒有實(shí)現(xiàn)的希望。,1995版世界能源大會(huì)能源資源調(diào)查： 能源 儲(chǔ)量 1993年能源產(chǎn)量 儲(chǔ)采比 煤 1031.6Gt 4.474Gt 230 石油 140.7Gt 3.197Gt 44（我國23年） 天然氣 14.1Tm3 0.2485 Tm3 57 核能 2.

6、23Mt 鈾 32171t（裝機(jī)358GW，年發(fā)電量2.171012KWh) 水能：理論蘊(yùn)藏量3.5 1013KWh/a,技術(shù)可開發(fā)資源1.46 1013KWh/a,經(jīng)濟(jì)可開發(fā)資源0.9 1013KWh/a,裝機(jī)7.2 108KW,發(fā)電量2.38 1012KWh/a,特別是石油 1953年 1963年 1973年 1993年 年產(chǎn)量 6.49 億噸 13.8億噸 28.2億噸 31.97億噸,禁運(yùn)后，石油在兩個(gè)月內(nèi)漲價(jià)4倍，至1979年漲了近10倍。，至1982年上漲了675。1973年美國缺少1.16億噸標(biāo)準(zhǔn)煤能源生產(chǎn)損失930億美元；日本缺少0.6億噸，損失485億美元，致使1974年日本

7、國民生產(chǎn)總值下降。（在這之前日本每年遞增10）,石油由西方石油公司（“石油七姐妹”）壟斷，西方利用廉價(jià)石油，改造產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)繁榮。1973年阿拉伯國家成立“石油輸出國組織歐佩克（OPEC）”（中東儲(chǔ)量占65，出口占80）向西方強(qiáng)國禁運(yùn)石油,10月戰(zhàn)爭？,儲(chǔ)量前十名的國家：沙特、伊拉克、科威特、阿聯(lián)酋、伊朗、委內(nèi)瑞拉、前蘇聯(lián)、墨西哥、美國、中國。,2、能源對(duì)環(huán)境污染,（1）化石燃料，產(chǎn)生大量CO2，導(dǎo)致溫室效應(yīng)； （2）化石燃料，產(chǎn)生大量NOX、SO2，導(dǎo)致酸雨； （3）化石燃料及生物質(zhì)燃料，產(chǎn)生NXO ，導(dǎo)致氧空洞；,SOx、NOx、CO2、CO、THC、PM、水污染、土質(zhì)。 由于以煤為主，

8、形成了以煤煙型污染為主的嚴(yán)重環(huán)境問題。例如：1995年，全國煙塵排放量約1744萬噸，其中70來自煤的燃燒；全國SO2排放量約2370萬噸，其中85來自煤的燃燒；全國CO2排放量約30億噸，占全球的14，只比美國的22低，而各列為第二（人均排放量還很低）。而燃煤在我國1/3以上是用于火力發(fā)電。由低水平的燃煤所造成的酸雨、光化學(xué)霧及溫室效應(yīng)等環(huán)境問題日益突出。而在大城市中，機(jī)動(dòng)車排放所造成的環(huán)境污染，也日益嚴(yán)重。,（4）熱污染，一座1000MW火電廠，排熱4.6 1012J/a； （5）放射性污染； （6）影響人體健康。,3、石油、煤是主要化工原料 20世紀(jì)是石油化工大發(fā)展的一百年，世界年產(chǎn)乙烯

9、5000萬噸，100套30萬噸年乙烯裝置。,2、我國能源的現(xiàn)狀,1996年 煤 石油 天然氣 水能 能耗 總量 1145億噸 33億噸 1.7萬米3 2.9億KW 12.6億噸居世界位次 3 11 19 1 2 (能耗：美國 28.98億噸、俄國9.494億噸 日本0.6838億噸）,（1）我國能源資源,中國一次能源儲(chǔ)量和產(chǎn)量,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國目前已經(jīng)成為全球煤炭第一大消費(fèi)國，基本能源消費(fèi)占到世界總消費(fèi)量的十分之一，同時(shí)，中國也是繼美國之后的世界第二大石油和電力消費(fèi)大國。 按照專家的估算：,1999年我國石油開采量約1.6億噸，但是消耗量已上升到1.9億噸，到2010年預(yù)計(jì)消耗量將達(dá)到3億噸

10、。,1993年后我國已成為石油凈進(jìn)口國。2000年原油進(jìn)口已超過7000萬噸。天然氣近年生產(chǎn)量已有較大幅度增加，新的氣田也有所發(fā)現(xiàn)，也在計(jì)劃從俄國（獨(dú)聯(lián)體國家）進(jìn)口一些天然氣，西氣東輸也在實(shí)施，但花一千多億的投資，東輸200多億立方米/年天然氣。,A、人均能源擁有量低（1996年人均能耗，排名86位）； B、能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)依然以煤為主（75.8年耗13億噸）煤1/3以上是用來發(fā)電的，直接燃燒利用熱能為主,(2)我國能源工業(yè)面臨的問題,中國的能源消費(fèi)和構(gòu)成,C、能源資源分布不均勻。（北煤南運(yùn)，西電東送，南水北調(diào)。煤炭集中華北地區(qū)，水能集中西南地區(qū)）能源產(chǎn)地和主要利用能源的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)分布不平

11、衡. 地區(qū) 華北 東北 西南 西北 華東 中南 能源豐度（噸人）2680 293 1218 1216 141 142,D、能源利用率低，造成的污染嚴(yán)重.單位GPT能耗是日本的6倍，美國的3倍，韓國的4 . 5倍；,目前中國產(chǎn)品能耗極高，主要用能產(chǎn)品的單位產(chǎn)品能耗比發(fā)達(dá)國家高，加權(quán)平均高出左右。比如，每千克油當(dāng)量的能源，日本企業(yè)平均可以創(chuàng)造出.美元的產(chǎn)值，中國只能創(chuàng)造出.美元。我國單位能源使用產(chǎn)生的，目前只有發(fā)達(dá)國家平均水平的五分之一至十六分之一左右,E、農(nóng)村商品能源短缺（人口8.6億，能耗12.6億噸，23靠柴薪） F、環(huán)境污染嚴(yán)重；由于我國是以煤為主的國家。煤炭的含氫量低，一般來說，相對(duì)于天

12、然氣，必然會(huì)帶來 CO2 排放量大的問題。如何在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，控制 CO2 的排放量，已經(jīng)成為重要的課題。中國 CO2 排放量已在世界上位居第二，占14%，美國為22%。以煤為主、能效低是主要原因。 G、能源建設(shè)周期長，耗能多；能源輸送路線比較長，占去國家相當(dāng)大的運(yùn)力 H、能源工業(yè)裝備落后； I、價(jià)格末能反映成本不合理,第四節(jié)、解決能源危機(jī)的有效途徑,節(jié)能和提高能量利用效率是最主要的。,解決能源危機(jī)的措施有,開發(fā)和使用新技術(shù)。如發(fā)電，我國發(fā)電終端平均能效只有30%，如果采用IGCC（整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電）、超臨界發(fā)電技術(shù)、增壓循環(huán)流化床等技術(shù)，現(xiàn)已可提高到36-46%，今后幾年有可能達(dá)到56-60%

13、。其中也有大量化學(xué)問題要解決，多學(xué)科交叉。,提高使用清潔能源（如天然氣）的比率。,使用更多的可再生能源（水力、風(fēng)力、潮汐、地?zé)幔?使是用新能源。太陽能、氫能。,核能,燃料電池技術(shù),1、化石燃料的有效與清潔利用； 2、適度發(fā)展核能； 3、開發(fā)新能源； 4、改變能源轉(zhuǎn)換途徑。,（一）、化石燃料的有效與清潔利用,1、煤 （1）現(xiàn)代成煤理論：植物經(jīng)脫水、脫CO2、脫CH4形成C 17H24O10C16H18O5 C16H14O3 C15H18O C18H4 植物 泥炭 褐煤 煙煤 無煙煤 （2）現(xiàn)狀效率：我國年耗10億噸（30發(fā)電、煉焦，50鍋爐、窯爐，20人民生活）。A、效率低（煤球2030，蜂窩

14、煤50，碎煤20）；B、污染。 （3）提高效率的措施：煤的流體化，包括泥漿混合流體化；煤的氣化（氣化反應(yīng)，改性反應(yīng)）；煤的焦化（干餾）；煤的液化。 （4）煤的液化（加氫法、脫碳法、分解重組法），煤的拔頭工藝生產(chǎn)液體燃料（年輕煤種中揮發(fā)性組分可提出20左右，其中2為汽油、10為柴油），在21世紀(jì)將大有發(fā)展前景。,加壓氣化法城市煤氣生,什么是一碳化學(xué),煤化工和天然氣化工:一碳化學(xué),煤的氣化最主要的反應(yīng)有:,C+O2-CO C+H2O-CO+H2 CO+H2O-CO2+H2,這個(gè)表繪出了一個(gè)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)?？梢娪珊铣蓺猓–O/H2）出發(fā)，通過不同的催化劑和反應(yīng)條件，可以合成一系列當(dāng)今十分重要的化學(xué)品。而這

15、些化工產(chǎn)品其優(yōu)勢(shì)是在合成含氧化合物上。它可以使CO中的氧原子全部和部分帶入到產(chǎn)物分子中，原料氣得到了最充分的應(yīng)用。這些化學(xué)品的生產(chǎn)，目前已經(jīng)在經(jīng)濟(jì)上可與石油化工技術(shù)競爭，而具有一定的優(yōu)勢(shì)。,這個(gè)網(wǎng)絡(luò)突出表明了由合成氣可以通過一定催化反應(yīng)合成出各種車用燃料和汽油添加劑。這也是當(dāng)前由煤（或天然氣）合成汽車清潔代用燃料的主要途徑。我們要知道，一些含氧化合物燃料，如甲醇、乙醇、低碳醇、MTBE等都有很高的辛烷值，是很好的汽油代用品或添加劑，并可使汽車尾氣排放的污染量大大減少。而二甲醚又是柴油的替代品，有很高的16烷值。而這些化合物（如甲醇）又可以是將來燃料電池的主要液體燃料，其發(fā)展前景是十分廣闊的。,

16、下面幾張圖各給出了一些工藝圖表。只是想說明，由于煤化工首先要把煤氣化，而當(dāng)前煤氣化的先進(jìn)技術(shù)，可以使尾氣中排放的硫等污染物達(dá)到很低的標(biāo)準(zhǔn)，而且把硫轉(zhuǎn)化為有用的副產(chǎn)品。但是煤化工的投資額是很高的。60-70是在氣化和凈化部分（特別是制氧設(shè)備）。因此，煤化工應(yīng)當(dāng)走多聯(lián)產(chǎn)的道路，可以和IGCC發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，使能源利用效率、投資利用效率等大大提高，使成本有競爭力。,工藝總流程示意圖 例一（IGCC與醋酸生產(chǎn)工藝聯(lián)合）,下面集中講述催化的基本概念和催化技術(shù)在化學(xué)工業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵作用。正是通過催化技術(shù)的發(fā)展，使得一碳化學(xué)能從 CO/H2 這單一原料而產(chǎn)生出如此多種具有重要實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)競爭力的化工產(chǎn)品。

17、,催化劑能顯著改變反應(yīng)速率，但不影響反應(yīng)的平衡位置。熱力學(xué)參數(shù)決定了一個(gè)反應(yīng)是否能進(jìn)行。催化作用是解決動(dòng)力學(xué)問題，也就是這個(gè)反應(yīng)以怎樣的速度來進(jìn)行。,催化劑的突出特點(diǎn)是催化劑降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能催化劑開辟了新的反應(yīng)途徑或指定向加快某一反應(yīng)，有很高的選擇性。,根據(jù)阿倫尼烏斯公 Arrhenius,固體催化劑的必要條件:,至少有一種反應(yīng)物分子在催化劑表面活性中心上進(jìn)行化學(xué)吸附。,兩個(gè)被吸附的分子或氣相分子與吸附分子之間進(jìn)行反應(yīng)生成產(chǎn)物分子。,產(chǎn)物分子易從催化劑表面脫附，表面活性中心恢復(fù)原態(tài)。均相絡(luò)合催化劑定向性更強(qiáng)，選擇性高。,催化作用在化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、環(huán)境保護(hù)中的重要性,催化劑的研究從“手

18、藝”(Art)逐漸走向科學(xué)(Science)。,催化向“分子剪裁”，催化劑設(shè)計(jì)方向發(fā)展。,一碳化學(xué)對(duì)催化的高要求：高選擇性、高收率、低能耗、經(jīng)濟(jì)性要求優(yōu)于石油化工路線。,2、石油 化學(xué)家遇到的主要挑戰(zhàn)：提取上如何提高采收率（從礦藏中得到更多的油）；精煉（原油轉(zhuǎn)化成更有用的化學(xué)形態(tài)）；燃燒（使精煉油具更大的熱值）,（1）采收率。A、初級(jí)開采：靠天然壓力，采收率1020；B、二級(jí)開采：把水、氣和蒸氣等注入油井中，提高采收率（美國用此法僅35）；C、三級(jí)開采：用新的化學(xué)方法開采先入為余下的可貴資源。如表面活性劑及溶液聚合物，可以把油和周圍的水分開。 （2）精煉目的是提高辛烷值，采用蒸餾、裂解、重整改

19、變?cè)偷男阅堋Ｃ媾R的任務(wù)是低品質(zhì)的石油如何轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的燃料，關(guān)鍵是提高石油精煉技術(shù)。 （3）燃燒。一是提高燃燒效率，若提高5，美國獲150億美元的經(jīng)濟(jì)效益；二是降低煙霧、酸雨。 3、天然氣 關(guān)鍵在天然氣產(chǎn)地要先做好脫硫和去除一些含氮雜質(zhì)。 天然氣可作為化工產(chǎn)品生產(chǎn)乙炔等,天然氣熱裂解制乙炔爐,（二）核能及其風(fēng)險(xiǎn)利弊,1、核能的類型 （1）核裂變、原子彈、核發(fā)電 23592U+10n 14456Ba+8956Kr+310n 23592U+10n 14054Xe+9438Sr+210n H=8.21010 J/g 相當(dāng)于煤的250萬倍。 原子彈工作原理：讓裂變能量不斷積累，最后在瞬間釀成重大的爆

20、炸。,向長嶼投彈的斯威尼,投放長嶼的原子彈,長嶼被炸現(xiàn)場,原子彈：鮮為人知的十件事,1曼哈頓計(jì)劃 盟軍原子彈計(jì)劃于1942年啟動(dòng)，代號(hào)“曼哈頓計(jì)劃”。這一計(jì)劃在新墨西哥州偏遠(yuǎn)的沙漠地帶洛斯阿拉莫斯進(jìn)行，歷時(shí)4年之久，有20多萬人參與，包括十幾名已經(jīng)獲得或即將獲得諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家。(費(fèi)米領(lǐng)導(dǎo)) 2開支及成果 曼哈頓計(jì)劃是二戰(zhàn)中最昂貴的計(jì)劃，5年中耗費(fèi)了盟軍約18億美元（相當(dāng)于今天的180億美元），共研制出4枚原子彈。第一枚于1945年7月16日在新墨西哥州沙漠試爆，爆炸威力是預(yù)期威力的4倍，相當(dāng)于19萬噸烈性炸藥TNT的威力。,資料,3轟炸目標(biāo),廣島和長崎起初都不是原子彈的襲擊目標(biāo)，盟軍將領(lǐng)起初

21、選定的襲擊目標(biāo)是古都京都。但這被當(dāng)時(shí)的美國陸軍部長亨利史汀生否決掉了，他想把京都保留給子孫后代。被轟炸前不到兩個(gè)星期長崎才被選定為轟炸目標(biāo)，部分原因是它是為數(shù)不多的幾個(gè)幾乎未受戰(zhàn)爭破壞的城市之一。 4钚的威力 第一枚落在日本的原子彈代號(hào)“小男孩”，它的設(shè)計(jì)非常獨(dú)特，是用一臺(tái)改裝過的發(fā)炮裝置將一塊鈾235射入另一塊鈾中。這枚原子彈于1945年8月6日被投在廣島，相當(dāng)于125萬噸TNT爆炸時(shí)的威力。3天之后，另一枚原子彈落入長崎，這次采用的是钚，威力是廣島原子彈的兩倍。,5傷亡情況,原子彈爆炸那天廣島大約有328萬人，其中有20萬人在5年之內(nèi)死于原子彈的影響。廣島三分之二的建筑都被摧毀。而長崎的約

22、259萬人中有7萬人在同一時(shí)期內(nèi)死去。至少有9人在廣島遭襲后逃到了長崎，并且在第二次原子彈爆炸中幸免于難。 6裕仁天皇的決定 第二枚原子彈爆炸后4天，日本將領(lǐng)仍拒絕投降，并考慮采取包括自殺性襲擊在內(nèi)的一些方案來贏得“必然的勝利”。8月14日，裕仁天皇宣布他不能再眼睜睜看著人民忍受煎熬。第二天，日本無條件投降。這一投降非常及時(shí)：盟軍正準(zhǔn)備在東京投下第三顆原子彈。,7“印第安納波利斯”災(zāi)難,在將“小男孩”的組配件從加州運(yùn)來之后，美國“印第安納波利斯”號(hào)巡洋艦被一艘日本潛艇擊沉。接下來的四天里，850名幸存者遭到鯊群的連續(xù)襲擊。他們最終被一架過路的飛機(jī)發(fā)現(xiàn)并營救，只有300人幸存。影片大白鯊中，由羅

23、伯特肖扮演的昆特回憶了沉船及后來的這段故事。 8日本的原子彈計(jì)劃 戰(zhàn)爭結(jié)束后，盟軍調(diào)查人員發(fā)現(xiàn)日本從1940年就開始自行研制原子彈。日本的物理學(xué)家已經(jīng)準(zhǔn)確地算出制造一顆原子彈至少需要10公斤濃縮鈾。然而到1943年，日本人弄清要從普通鈾礦石中提取這么多濃縮鈾遠(yuǎn)非易事，原子彈計(jì)劃就此擱置。,9長期影響,科學(xué)家們擔(dān)心原子彈會(huì)導(dǎo)致新生嬰兒帶有先天缺陷。放射性研究機(jī)構(gòu)從1947年開始對(duì)幸存者進(jìn)行跟蹤調(diào)查。在原子彈爆炸時(shí)尚在母腹中的3000名嬰兒中，出現(xiàn)了心理和生理方面受損的情況。但是迄今為止還沒有發(fā)現(xiàn)放射性導(dǎo)致的基因缺陷。 10核武庫增加 廣島長崎原子彈爆炸后一年內(nèi)，美國已儲(chǔ)備12枚原子彈。核儲(chǔ)備在上

24、個(gè)世紀(jì)80年代中期達(dá)到最高峰，目前世界上的核武器總數(shù)估計(jì)約為17萬個(gè)可用核彈頭，綜合爆炸威力相當(dāng)于1945年8月毀滅兩個(gè)日本城市的兩枚原子彈的12萬倍。,我國1956年2月錢學(xué)森建議組建導(dǎo)彈研究所，1958年6月毛主席提出搞原子彈，64年10月16日爆炸試驗(yàn)成功。 核電站工作原理：連續(xù)核裂變放出具大的核能，人工加以控制使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)在一定程度上連續(xù)進(jìn)行，產(chǎn)生能量加熱水蒸氣，推動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。 首要問題是：鈾礦中235U（占0.7）與238U的分離。采用UF6氣體擴(kuò)散速度不同進(jìn)行提純，富集到93。,（2）核聚變和氫彈,21H + 31H 42He H=5.81011J/g相當(dāng)煤的1000萬倍。 優(yōu)點(diǎn)：

25、A、聚變產(chǎn)物是穩(wěn)定的氦核，無放射性污染，沒有難處理的廢料；B、氘資源豐富，海水中氘：氫 1.51014：1 地球上海水總量1018噸。 核聚變發(fā)電困難：A、聚變反應(yīng)需要非常高溫度（109）（太陽輻射出來的巨大能量來源于核變） 如何“點(diǎn)火”？氫彈用一個(gè)小的原子彈作引爆裝置，產(chǎn)生瞬間高溫。有人建議太陽能聚光（世界最大的聚光器有九層樓高，9000塊小反射鏡組成，總面積達(dá)2500米3，焦點(diǎn)處最高溫度4000） 考慮化學(xué)激光。 B、如何約束：用什么材料制造反應(yīng)器？考慮耐火陶瓷。并探索“磁籠”約束高溫等離子體的逃逸。 探索21H + 63Li 2 42He （溫度低些的聚變反應(yīng)，處于實(shí)驗(yàn)室初探階段）,國際

26、原子能機(jī)構(gòu)副總干事維爾納布爾卡特2006年10月16日在接受新華社記者專訪時(shí)說，聚變能的商用化將為滿足人類未來能源供應(yīng)提供解決之道。這一進(jìn)程有望在30至50年后實(shí)現(xiàn)。,世界首個(gè)多國合作探索核聚變應(yīng)用的國際熱核實(shí)驗(yàn)堆（ITER）將于進(jìn)入實(shí)質(zhì)啟動(dòng)階段。這個(gè)由歐盟、中國、韓國、俄羅斯、日本、印度和美國七方參與的計(jì)劃，被布爾卡特視為“一個(gè)實(shí)現(xiàn)成功控制核聚變夢(mèng)想的機(jī)會(huì)”。,當(dāng)今世界，能源問題已經(jīng)成為影響人類可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要話題。國際油價(jià)的高漲，石油、煤炭、天然氣等不可再生能源獲得的有限性以及環(huán)境污染的加劇，敦促人類尋找清潔、高效并具備大規(guī)模推廣潛能的能源。 布爾卡特對(duì)聚變能商用化的前景表示樂觀。他表

27、示，雖然研發(fā)階段投入較高，但實(shí)現(xiàn)商業(yè)化后，可以用來發(fā)電供熱的聚變能卻更便宜。,海狼號(hào)核動(dòng)力攻擊潛艇,我國1965年1月毛主席提出“原子彈要有，氫彈要快”，王淦昌估計(jì)：核聚變發(fā)電有望在二三十年代獲得成功（核工業(yè)西南物理所和中科院合肥所取得矚目成果）,中國的聚變研究已經(jīng)有40多年的歷史，并先后研制成功了中國環(huán)流器一號(hào)、中國環(huán)流器新一號(hào)托卡馬克裝置，推動(dòng)了世界對(duì)核聚變“磁籠”的探索和研究。,2、利用核能的意義,發(fā)展核能是必由之路。 （1）核能是地球上儲(chǔ)量最豐富能源，又是高度密集能源。1t鈾相當(dāng)于2 .7Mt煤， 1t氘相當(dāng)于11Mt煤，每噸海水有3克氘，相當(dāng)于300噸汽油，海水可耗1000億年。 （

28、2）核電是較清潔能源，有利于保護(hù)環(huán)境。每發(fā)電1000億度，放射性排放總劑量1.2J/Kg，火力發(fā)電3.5J/Kg。 （3）核電經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于火電。發(fā)電成本低1550 （4）以核燃燒代替化石燃料，有利于資源的合理利用。 至1995年有476多座熱中子堆核電站，總裝機(jī)3108KW，占總發(fā)電量17。 國家 核電比例 核發(fā)電量 法國 64.8% 213.1TWh 比利時(shí) 59.8% 32TWh 美國 15.5% 383.7TWh 我國有兩座：海鹽秦山，30萬千瓦（1992、7）、60萬千瓦；廣東大亞灣90萬千瓦（19931994兩組）；遼寧建新籌建？（臺(tái)灣有6套，裝機(jī)489萬千瓦，另有兩套100萬千瓦招標(biāo)

29、）,3、目前核能利用存在的主要問題有：（1）資源利用率低。工業(yè)應(yīng)用的是熱中子反應(yīng)堆核電站，雖其發(fā)電成本低于煤電，但它以鈾235為燃料，天然鈾中占99.3%的鈾238無法利用。 （2）燃燒后的乏燃料中除鈾235及钚239外，剩余的高放射性廢液含大量“少數(shù)錒系核素”（MA）及“裂變產(chǎn)物核素”（FP），其中有一些半衰期長達(dá)百萬年以上，成為危害生物圈的潛在因素，其最終處理技術(shù)尚未完全解決。（3）反應(yīng)堆是臨界系數(shù)大于l的無外源自持系統(tǒng)，其安全問題尚需不斷監(jiān)控及改進(jìn)。（4）核不擴(kuò)散要求的約束，即核電站反應(yīng)堆中生成的钚239受控制。,利用快中子增殖堆可以使天然鈾中的鈾238轉(zhuǎn)化為钚239，成為裂變?nèi)剂?。用?/p>

30、239或鈾235裝料啟動(dòng)運(yùn)行數(shù)十年后，此系統(tǒng)可以靠鈾238達(dá)到“自持”，鈾資源利用率可提高6070倍。這雖然有利于資源的利用，但另3個(gè)問題則面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而且快中子增殖堆的初始裝料要以從熱中子反應(yīng)堆乏燃料中提取的大量工業(yè)钚庫存為依托，如熱堆電站未發(fā)展到相當(dāng)?shù)难b機(jī)容量，快堆是不可能具工業(yè)應(yīng)用規(guī)模的，而此時(shí)高放射性廢液的庫存已極大。對(duì)高放射性廢液的處置方法，目前是將其固化，經(jīng)包裝后埋入穩(wěn)定的巖層中。這種“后處理一固化一深埋”的處置方式雖然可行，但從長遠(yuǎn)看它未解決泄入生物圈的問題。 （我國863高科技規(guī)劃把研究、設(shè)計(jì)、建造一座2.5104KW快速試驗(yàn)性電站，作為重點(diǎn)項(xiàng)目列入。）因此，理想的核系統(tǒng)

31、應(yīng)是以天然鈾（或貧化鈾）作為反應(yīng)堆的基本裝料，并使它所產(chǎn)生的放射性廢物在系統(tǒng)中被嬗變?yōu)槎虊勖ò胨テ跒閹资辏┗蚍€(wěn)定的核素。使系統(tǒng)輸出的廢料是短壽命低放射性廢物。這就是目前世界核科技界大力研究的充分利用鈾資源且放射性“潔凈”的核能系統(tǒng)。,、廢熱處理“熱污染”：裂變核電站的熱效率33比一般電廠多40。廢熱轉(zhuǎn)移到環(huán)境中去，導(dǎo)致熱污染。 若采用冷卻塔。A、冷卻成本高，使電費(fèi)增加10；B、需水量大得驚人。（1000MW的核電站，幾乎與6萬人口城市用水量相當(dāng)） 辦法：河水改道流過冷卻系統(tǒng)。（溫度升高10，生產(chǎn)不連續(xù)，物種難適應(yīng)，生態(tài)系統(tǒng)破壞）取暖？,(4)核電站的環(huán)境公害。,、放射性,放射性輻射量度：雷

32、姆(rem)，幾百個(gè)rem 死亡；100200 rem 疾病和惡心；100 rem 遺傳突變？ （美國人2000年接受的輻射劑量 mrem ：（X胸透100 mrem次） 自然的 人為的如醫(yī)療 放射性散落物 雜項(xiàng) 核電站 合計(jì) 130 88 5 2 0.5 225 目前美國規(guī)定，居民最大照射水平：170 mrem人年，外加自然的和醫(yī)療的。波林研究表明：若每個(gè)美國人增加170 mrem人年，死于癌癥增加3萬，主張標(biāo)準(zhǔn)： 17 mrem人年,燃料棒“燃燒”僅用去約6 23592U ，其中239Pu半衰期超過2.4萬年，估計(jì)貯存時(shí)間必須持續(xù)二十萬年。,放射性廢物的處理和貯藏,在所有擁有核電站的國家，

33、都有旨在保護(hù)現(xiàn)代人和所有后代人的有關(guān)廢物處置的嚴(yán)格法規(guī)。例如，如果不能以溶解了的物質(zhì)通過地下水進(jìn)入生物圈等最壞的情況為假定條件，并且表明后代的劑量負(fù)擔(dān)很小并大大低于允許標(biāo)準(zhǔn)，那么在今天就不可能取得建造廢物處置場址的許可證。有人常說，不能讓我們這一代人享用核電站帶來的好處，而把處置廢物所需的大量費(fèi)用留給后代。已有幾個(gè)國家通過法律規(guī)定增加每度核電的價(jià)格，以留取部分資金用作今后管理和處理放射性廢物以及核電站退役的費(fèi)用。同許多人預(yù)料的相反，這些費(fèi)用不是高得不可接受的。在瑞典，每度核電加價(jià)10%。這部分積累資金足以保證將來的需求。,第一項(xiàng)研究表明，在許多鈾礦床中，各種物質(zhì)盡管和地下水直接接觸，卻仍在原地

34、存在了幾百萬年。,A、社會(huì)組織能否穩(wěn)定到足以確保在這期間對(duì)它們進(jìn)行妥善處理。或“永久地”貯存好。 B、需要特殊運(yùn)輸窗容器來運(yùn)輸。到2000年，核廢物從反京堆運(yùn)到化學(xué)處理廠，將裝運(yùn)700010000次，按目前水平，每年有10次火車出軌。,對(duì)于核廢物的一種擔(dān)心是：我們對(duì)廢物在如此長的時(shí)期內(nèi)的物理特性還缺乏經(jīng)驗(yàn)。然而，兩項(xiàng)研究的結(jié)果卻給了我們相關(guān)的和有趣的答案。,第二項(xiàng)研究同現(xiàn)在加篷境內(nèi)的奧克勞鈾礦床中幾百萬年前就已運(yùn)行的天然核反應(yīng)堆有關(guān)。在一個(gè)地表富鈾礦床中，“自發(fā)”產(chǎn)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)持續(xù)了50萬年，并產(chǎn)生了6噸裂變物和2噸钚。值得注意的是，這些裂變產(chǎn)物和钚盡管直接和自然環(huán)境相接觸，沒有任何形式的封閉

35、，卻僅從生成它們的地方移動(dòng)了幾厘米。這兩個(gè)例子決不是說可以對(duì)長壽命的核廢物掉以輕心，但它們確實(shí)能說明我們對(duì)長遠(yuǎn)的未來可能發(fā)生的事情并非一無所知。,問題：,后來：將廢物直接埋入地下。（地下水使放射性物質(zhì)擴(kuò)散）或棄于海底（大西洋北部，大平洋北部都有） 最近：回收處理后，深埋在荒無人煙在地質(zhì)上相對(duì)穩(wěn)定的地層如一千英尺深的“鹽層”。（美國開始選址：堪薩斯州萊昂市附近，由于政治壓力，1973年遷新址：新墨西哥州。） 唯一解決辦法：貯藏在遙遠(yuǎn)的外層空間和太陽系。（電費(fèi)上漲30；火箭發(fā)射失敗而帶來公害） 建議：A、把廢物埋進(jìn)南極冰蓋中心，離海洋一千英里以外的群山環(huán)繞的地方。（技術(shù)要求高。發(fā)達(dá)國家能達(dá)到；南極

36、條約不準(zhǔn)） B、不必談?wù)撚谰觅A存問題，等待更好的化學(xué)處理技術(shù)過關(guān)后再說。,處理：40年代廢物以液體形式貯存在大罐里但貯藏罐很小用到20年以上，已發(fā)生16起貯罐損壞事件。,如果將裝機(jī)容量為300萬千瓦的核電站運(yùn)行一年所產(chǎn)生的75噸乏燃料不直接貯存而進(jìn)行后處理，則其高放廢物可以濃縮在約9立方米的玻璃體中。這也許能為我們正在討論的小體積問題提供某些思路。如果將全世界自1987年以來產(chǎn)生的所有乏燃料全部經(jīng)過后處理，則其玻璃固化的高放廢物將只有1,0001,500立方米左右，比兩個(gè)家庭住房的體積都小。 核電站的運(yùn)行還將產(chǎn)生一些中低水平、短壽命的放射性廢物，如過濾材料、沾污了的衣物、工具和廢舊材料。這些廢

37、物需貯藏并隔離較長時(shí)間。300萬千瓦輕水堆運(yùn)行一年，一般約產(chǎn)生1，500立方米沒有經(jīng)過壓縮和濃縮的這類廢物，這個(gè)體積相當(dāng)于一個(gè)邊長為12米的立方體，也相當(dāng)于兩個(gè)家庭住房的體積。一些最終處理這類廢物的裝置已投入運(yùn)行，如瑞典。,反應(yīng)堆的安全問題,A、設(shè)計(jì)中備有一些“太平”裝置，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉反應(yīng)堆并冷卻輔助設(shè)施，在所有應(yīng)急系統(tǒng)全部失靈的事故中，電站還設(shè)計(jì)了核燃料防事故外殼。（三道安全屏障） 1974年美國原子能委員會(huì)用計(jì)算機(jī)模擬研究的方法提出報(bào)告：即便有一百座核電站在運(yùn)行，一個(gè)世紀(jì)發(fā)生一次事故，最多使一百人死亡（比飛機(jī)墜毀機(jī)會(huì)少得多）；最嚴(yán)重死2300人，損失財(cái)產(chǎn)60億美元（可能性極小，比巨大殞星的可

38、能性?。?。除非基本設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或陰謀破壞。（1975年3月一核電站，因技工用蠟燭尋找漏氣處發(fā)生火災(zāi)，損毀了數(shù)千條電纜，使緊急堆芯系統(tǒng)失靈，損失1000萬美元，幸運(yùn)末熔化。）,1979年3月28日，美國賓夕法尼亞州三島核電站，反應(yīng)堆失靈；1986年4月26日蘇聯(lián)烏克蘭基輔市北部的切爾諾貝利核電站，至2000年4月3日3萬多掄險(xiǎn)人員死亡（58死于社會(huì)原因，38自殺）還有174萬掄險(xiǎn)人軸，其中5萬人二級(jí)殘疾。99年7月12日日本泄漏,B、钚擴(kuò)散。 制造核武器的技術(shù)問題主要是如何獲得钚有關(guān)（美、俄貯存幾百噸），世界各國物理學(xué)家都知道此技術(shù)，關(guān)鍵是要投入大量的資源和經(jīng)費(fèi)。 1954年加拿大賣給印度钚，導(dǎo)致1

39、974年印度步入核武器領(lǐng)域。（銷售合同在法律上有漏洞）,1、太陽能,取之不竭，使用方便，能再生，無污染。以太陽能的利用為主的可再生能源潛力極大，據(jù)天文物理學(xué)家的計(jì)算表明，太陽系還能存在45億年，每年太陽提供的能量是世界人口商品消費(fèi)量的1.5萬倍。 （每秒鐘相當(dāng)于1.3億億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，即 5.2 1023 KW.h/s，其中122億傳到地球， 2.8 1024 J/a，為目前人類所需能量1萬倍）,（1）光熱轉(zhuǎn)換。 基本原理：使太陽光聚集，用來加熱一些物體獲熱能。 裝置：A、平板型集熱器如太陽能熱水器；B、拋物面型反射聚光器如太陽能聚光灶，太陽爐。,轉(zhuǎn)換形式,太陽能熱水器 6000萬平方米,我國十五

40、發(fā)展目標(biāo),（三）開發(fā)新能源,（2）光電轉(zhuǎn)換,基本原理：利用“光電效應(yīng)”； 裝置：太陽能電池如硅電池（轉(zhuǎn)換效率1320）；存在問題：成本高，受晝夜、天氣影響，難以大規(guī)模使用； 目標(biāo)：沙漠地帶鋪設(shè)帶有硅電池的集光板。若能利用撒哈拉大沙漠全部輻射能的1，足以供給全世界，我國第一座建在甘肅省。,太陽能發(fā)電站,光伏發(fā)電達(dá)8萬千瓦,我國十五發(fā)展目標(biāo),光伏電力的應(yīng)用 如在德國每平方米每年的平均日照量為1100千瓦時(shí)。電力的總需求量約為5000千瓦時(shí)，光伏技術(shù)的年平均功率約為太陽輻射量的10%。依*光伏設(shè)備生產(chǎn)5000億千瓦時(shí)的電力，需要5000平方公里的光伏轉(zhuǎn)化模板面積。明智的做法是用相關(guān)設(shè)備安裝在建筑物的

41、表面，在德國，這一做法意味著只需不到10%的建筑物頂部。 光熱利用 在中歐和北歐等缺少陽光的地區(qū)，已經(jīng)出現(xiàn)了一些完全依賴陽光供暖的建筑物（應(yīng)用比較理想的熱與熱交換系統(tǒng)）。,（3）光化學(xué)轉(zhuǎn)換,是利用太陽能的最主要、最根本方式。綠色植物的光合作用，但不能完全受人控制。 CO2H2O 糖O2 其核心化合物是葉綠素。 目標(biāo)：尋找各種“完全可控的”光化學(xué)轉(zhuǎn)換方法如模擬光合作用。 設(shè)想：建立“宇宙太陽能站”來收集陽光。“同步空間站”（距地面35600千米）太陽能電能微波地面接收站電能,2、生物質(zhì)能,生物質(zhì)能是綠色植物經(jīng)光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存在生物體內(nèi)的能量。以ATP形式貯存。 貯量：生物質(zhì)燃料

42、能源 目前全球農(nóng)用面積約為1000平方公里。約有4000萬平方公里的土地為森林覆蓋，荒漠地區(qū)的面積約為4900萬平方公里。光合作用的年產(chǎn)量（包括自然生長的植物和糧食生產(chǎn)）目前大約是2200億噸干壞料，相當(dāng)于3 1021J,這大約相當(dāng)于每年80億噸生化資料所提供的能量，只需不到1200平方公里的可耕地和林地面積（不計(jì)沼氣的能力）。 每年由光合作用所形成的有機(jī)質(zhì)200GT，垃圾27MT；廢水450MT；糞便幾十億噸。2T垃圾相當(dāng)于1T煤，作為能源利用的生物質(zhì)占總量1，提供能量占總能耗的14。 途徑：傳統(tǒng)方法是直接燃燒（一是熱量利用率低15，利用節(jié)柴灶25；二是污染環(huán)境。）,合理有效轉(zhuǎn)換是發(fā)酵制沼氣

43、。（法國羅爾卡公司：垃圾、鎳 、輕油在高壓反應(yīng)器內(nèi)、溫度350，反應(yīng)10分鐘，得到燃油。）困難是：反應(yīng)過程緩慢，而且對(duì)溶液的酸堿度很敏感。優(yōu)點(diǎn)是：CO2含量保持不變。,“石油植物”是生物能源。生物能源是指通過綠色植物，藻類和光合細(xì)菌的光合作用，捕獲太陽能，經(jīng)新陳代謝，儲(chǔ)存于生物質(zhì)中的能量。生物質(zhì)作為能轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生資源正成為各國科學(xué)家研究的焦點(diǎn)。 在巴西有一種香膠樹割開樹皮流出的膠汁般的樹汁稍經(jīng)提煉就能當(dāng)柴油使用，每株年產(chǎn)50千克膠質(zhì)（成分與石油相似）柔弱的蒲公英折斷它的莖或葉流出的乳白色的液體也含有類似石油的成分。生物學(xué)家們給這些可以經(jīng)提純或發(fā)酵加工后，就可當(dāng)做“燃料油”或石油產(chǎn)品的

44、植物起了一個(gè)很貼切的名字“石油植物”。 地球上存在著許多“石油植物”，主要集中在夾竹桃科、大戟科、菊科以及豆科等，像我們熟知的油菜、蓖麻、小桐子、烏桕、大豆、花生等?？茖W(xué)家們還發(fā)現(xiàn)300多種灌木、400多種花卉都含有一定比例的“石油”。 英美等發(fā)達(dá)國家正在對(duì)已發(fā)現(xiàn)的40多種“石油植物”進(jìn)行品種選育和品質(zhì)優(yōu)化工作，并準(zhǔn)備盡快實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。法國、日本、巴西、俄羅斯等國也正在開展“石油植物”的研究和應(yīng)用。,培育植物新品種。,中科院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所的張洪霞研究員已經(jīng)在這方面取得了一定進(jìn)展。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將耐鹽、抗旱基因?qū)氲接筒酥?，在原本荒棄的鹽堿地上可以種植出燦爛的油菜花，菜

45、籽油經(jīng)過不太復(fù)雜的提煉就可以轉(zhuǎn)化為用于工業(yè)的“燃料油”。另外，由于轉(zhuǎn)基因油菜把從土壤中吸收的鹽分“聚集”在葉片中，這種耐鹽的油菜同時(shí)還具有“吸鹽”作用，一棵經(jīng)過基因改造的油菜一年可以從土壤中吸收大約12克的鹽分，經(jīng)過一段時(shí)間的改造，鹽堿地可以逐步得到改造，新的生態(tài)平衡逐漸形成，達(dá)到良性發(fā)展。 轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用徹底改變了原有“石油植物”的遺傳性質(zhì)，將植物的優(yōu)良品質(zhì)保留下來，省卻了雜交育種中基因分離的煩惱。 發(fā)展“石油植物”的主要矛盾是，“石油植物”其含油量還不夠高，開發(fā)成本還比較高。中科院昆明植物研究所的邱明華研究員說，需要通過轉(zhuǎn)基因和人工育種，進(jìn)一步改善植物品質(zhì)。 生物質(zhì)能源的高效利用，遠(yuǎn)非易

46、事，必須要有較高的投入和持續(xù)的研究，才能將其高效地產(chǎn)業(yè)化，真正解決我國、乃至世界的能源危機(jī)和生態(tài)惡化問題。,美國人工種植黃鼠草每公頃可年產(chǎn)6000千克石油；美國西海岸巨型海藻等。,生物質(zhì)能 氣化發(fā)電 8萬千瓦秸稈氣化、沼氣工程年總供氣量相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)煤200萬噸,我國十五發(fā)展目標(biāo),3、風(fēng)能,我國有9臺(tái)機(jī)組，裝機(jī)2萬千瓦，（括巷山） 問題：A、如何貯存好能量使在無風(fēng)時(shí)也能供電；（解決辦法：有風(fēng)期給蓄電池充電，但費(fèi)錢；風(fēng)車的電力電解水制氫氣，作燃料）； B、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建立風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中的另一個(gè)問題。,風(fēng)力發(fā)電 丹麥?zhǔn)秋L(fēng)力發(fā)電大國，現(xiàn)有6300座風(fēng)力發(fā)電機(jī)，提供13%的電力需求。,風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到15

47、0萬千瓦左右制造600KW大風(fēng)力發(fā)電機(jī),我國十五發(fā)展目標(biāo),西藏發(fā)電量40是地?zé)犭?，西藏羊八角地?zé)犭娬舅疁?50。 分類 A、干蒸汽源：地?zé)嵴羝苯庸┙o渦輪機(jī)，電站的建筑成本和電弗比任何別的能源低；B、濕蒸汽熱：同時(shí)放出蒸汽和熱水；C、熱若源：地?zé)崽餂]有地下水，用泵把水灌進(jìn)去加熱，然后抽出來進(jìn)行蒸汽發(fā)電。 問題：A、水枯竭是地?zé)岣烧羝偷責(zé)釢裾羝闹旅鼈?；B、地面沉降；C、潛在水污染問題。,4、地?zé)崮?地?zé)崮?相當(dāng)100萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,我國十五發(fā)展目標(biāo),潮汐能電站（7個(gè))，1980年建成的溫岑江廈電站，世界第三。,5、海洋能,潮汐發(fā)電和波力發(fā)電 年開發(fā)能力達(dá)2萬千瓦,我國十五發(fā)展目標(biāo),6、氫能,氫在

48、周期表中是第1號(hào)元素，相對(duì)原子量是1.000.在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,它的密度為0.0899g/L, 常溫下為無色氣體。,1s1,其原子核外的電子排布如右圖所示，其核外的電子構(gòu)型為:,1,氫能優(yōu)點(diǎn),作為能源，氫有以下特點(diǎn)： 所有元素中,氫重量最輕 當(dāng)溫度降至-252.7時(shí),可變成液體;若將壓力增大到數(shù)百個(gè)大氣壓,則液氫就可變?yōu)榻饘贇洹?所有氣體中,氫氣的導(dǎo)熱性最好 比多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍,因此在能源工業(yè)氫是極好的傳熱載體。,氫是自然界存在最普遍的元素 水中制得，永無枯竭之虞； 據(jù)估計(jì)它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75,除空氣中含有單質(zhì)氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。據(jù)推算，

49、如把海水中的氫全部提取出來，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有石化燃料放出的熱量還大9000倍。,氫能優(yōu)點(diǎn),氫本身無毒,燃燒后產(chǎn)物沒有污染 產(chǎn)物水無污染，屬“清潔能源”； 由于燃燒產(chǎn)物是水蒸氣，不會(huì)產(chǎn)生諸如CO、CO2、碳?xì)浠衔?、鉛化物和粉塵顆粒等對(duì)環(huán)境有害的污染物質(zhì)，從而也就不會(huì)造成酸雨和溫室效應(yīng)。所以，氫是世界上最清潔的能源之一。燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，循環(huán)使用。,氫的燃燒性能好 點(diǎn)燃速度快，與空氣混合時(shí)有廣泛的可燃范圍。現(xiàn)有汽車、飛機(jī)、艦船及其他運(yùn)載工具，只需簡單改裝即可使用氫燃料。,熱值高；氫能的燃燒熱值遠(yuǎn)高于一次能源 除核燃料外，氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,達(dá)

50、142,351kJ/kg,是汽油發(fā)熱值的3倍。,氫能要解決的問題,A、廉價(jià)的制氫技術(shù) 。理想的氫能源循環(huán)體系：水在太陽能光分解催化劑的作用下分解成氫和氧；氫氣作為燃料電池發(fā)電。 現(xiàn)行太陽能制氫技術(shù)包括：太陽能分解水制氫；太陽能電解水制氫；太陽能光化學(xué)分解水制氫；太陽能太陽能光電分解水制氫；模擬植物光合作用分解水；光合微生物制氫。,氫能氫的制取,隨著化石燃料耗量的不斷增加,其儲(chǔ)量在日益減少,終有一天會(huì)枯竭。這就迫切需要尋找一種不依賴化,石燃料并儲(chǔ)量豐富的新的含能體能源。氫能正是一種較為理想的新的含能體能源。,電廠用制氫設(shè)備,工業(yè)氫氣凈化設(shè)備,氫能要解決的問題,B、安全、方便的貯氫技術(shù)。（密度小，

51、不利于貯存）單位體積LaNi5貯氫量達(dá)88Kg/m3，高于液氫70.6 Kg/m3 由于氫易氣化、著火、爆炸，因此如何妥善解決氫能的貯存和運(yùn)輸問題也就成為開發(fā)氫能的另一個(gè)關(guān)鍵。,歷史上氫氣熱氣球 爆炸事件震驚世界,氫能的規(guī)模應(yīng)用：“零排放”氫燃料電池汽車,2003年起年產(chǎn)30萬臺(tái)氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī),通用、福特、奔馳、豐田等均展示出FC樣車,氫能小轎車,日本本田,德國寶馬,1980年我國研制成功第一輛氫能汽車。,氫的其它應(yīng)用,氫不但是一種優(yōu)質(zhì)燃料，還是石油化工、化肥和冶金工業(yè)中的重要原料和物料。如:合成氨工業(yè)要用氫;,用氫制成燃料電池可直接發(fā)電。采用燃料電池和氫氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電,其能量轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的火電廠。,氫燃燒電池,7、海水鹽差發(fā)電,用一層多孔質(zhì)隔膜置江河入?？谔?，二邊插入電極，由于滲透壓力差而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。 技術(shù)關(guān)鍵：多孔質(zhì)隔膜如何能將淡水和海水隔開而又形成滲透壓,（四）改變能源轉(zhuǎn)換途徑,1、現(xiàn)行途徑及弊端 途徑：化學(xué)能熱能機(jī)械能電能 弊端 ：A、能量利用率低（熱