能源、环境与生物制氢.pptVIP

徐方成，厦大化学工程与生物工程系 能源、环境与生物制氢 徐方成 fcxu@ 《京都议定书》三机制 第六条所确立的联合履行机制（JI） JI是指发达国家之间通过项目级的合作，其所实现的 减排单位(ERU) ，可以转让给另一发达国家缔约方，但是同时必须在转让方的“分配数量”(AAU)配 额上扣减相应的额度。 §0.1 环境、环境科学和环境工程学 （1）环境定义 :是指以人类社会为主体的外部世界的总体，即人类社会赖以生存和发展的物质条件综合体。具体包括自然环境和社会环境，自然环境是指：大气环境、水环境、土壤环境和生态环境。前三种又叫物化环境。 （2）环境三个特征 整体性 区域性 变动性 （3）环境质量:是一种对人类社会生存和发展适宜程度的标志。 （4）环境与环境问题：长期进化结果，原本是和谐的一个整体；随着工业革命，世界人口增加，出现了环境问题。所谓环境问题是指由于人类不恰当的生成活动引起全球环境或者区域环境质量的恶化，出现的不利于人类生存和发展的问题。环境污染问题引发人类探讨人与自然的关系。 （5）环境科学:是在现代社会经济和科学发展过程中逐渐形成的一门新兴的综合性科学。它的主要任务是研究在人类活动的影响下，环境质量的变化规律和环境变化对累人生存的影响，以及保护和改善环境质量的理论、技术和方法。 （6）环境科学的内容：多学科相互渗透、交叉，主要包括分成自然科学和社会科学。 自然科学：环境工程学、环境地学、环境生物学、环境医学、环境化学、环境物理学、环境数学、环境水力学、环境系统工程学。 社会科学：环境社会学、环境伦理学、环境管理学、环境经济学、环境法学等等。 能源的重要性 能源是人类社会存在的基石。 当今能源主要是化石能源 消耗速度逐渐加快 数量有限，面临枯竭 2005年世界石油消费增长中国的贡献占50% 厦大能源研究方向 天然气和合成气催化转化 化学电源研究 物理能源研究 生物能源研究 海洋能源研究 能源经济研究院 （1）天然气和合成气催化研究 蔡启瑞、万惠霖、张鸿斌、王野、方维平 研究天然气的催化转化和合成气制甲醇、乙醇和低碳混合醇等重要能源化工过程的催化剂的设计、研制和作用机理研究 （2）化学电源 田昭武、林祖庚、天中群、孙世刚、林昌健等 教育部电化学工程研究中心、福建省点化学工程研究中心、福建省化学电源科技创新平台、厦门大学电源研究中心 南孚电池、宝龙电池、厦门钨也股份有限公司 （3）物理能源研究 半导体太阳能电池的材料研究 各种半导体太阳电池的制备 温差发电和温差制冷理论、材料、器件和应用 分能发电和太阳热能应用 太阳能－发光二极管（Solar-LED）系统 （4）能源经济研究 中国能源经济研究中心 致力于能源金融、能源与宏观经济模型、能源政策分析、能源战略选择、能源与环境 能源经济学是厦门大学整合经济学、管理学、资源环境等优势学科推出的前沿性、交叉性新学科，也是现阶段顺应中国能源形势而急待发展的一个新兴学科。 （5）生物能源 生物燃料酒精、生物柴油、生物氢能、生物电能、沼气 生物法生物能源 化学法生物能源： 石油化工 转向以可再生的生物质为主 常规能源（传统能源）：煤炭、石油、天然气、水能等 新能源： 太阳能光热、太阳能光伏、风力发电、生物质发电、生物柴油、燃料酒精、二甲醚、沼气、地热能、水电、垃圾发电、燃料电池、氢能、波浪发电、可燃冰、液化天然气、液化石油气 可再生的新能源 太阳能 （热、光伏） 生物质能 风能 地热能 海洋能 氢能 天然气冰 新能源的开发 技术层面 现有技术 现有多项交叉技术 新技术 政策方针层面 绿色GDP 循环经济 可持续发展 全民节能减排运动 生物质能 生物质来源 第一类生物质：林业、农业废弃物和能源植物 第二类生物质：畜禽粪便、有机废水、城市有机垃圾、污水处理厂剩余污泥等。 生物质利用 生化产品 生物材料 生物质能源 氢能特性 氢能是众多新能源中能量密度最高的能源。燃烧1 g 氢放出121.1 kJ的热量，是乙醇的2.72倍，甲烷的2.42倍，甲醇的3.0倍，二甲醚的3.82倍； 氢气在燃烧过程中只产生水，不产生烟尘、NOx、SOx、CO2等有害废物，是最清洁的燃料； 氢气的密度小、能够储藏，与难储存的电相比，具有显著的优越性； 氢燃烧热效率高，利用质子膜燃料电池技术将氢能转化为电能，其热效率可达60%以上，而其它燃料的热效率一般只有20%左右。 氢代谢 代谢：细胞内发生的各种化学反应的总称，还包括细胞膜内外物质、信号的转运与传导过程。 代谢途径、代谢网络、微生物种群与生境 代谢工程、代谢组学、基因组学、蛋白质组学 发酵水平、生境水平、细胞水平、分子水平 氢代谢 生物氧化还原体系 氢酶：催化分子氢氧化或质子还原的酶 产氢：电子经一定的电子传递途径，传到氢酶，还原质子产生