化学与能源 化学与常规能源.pptVIP

化学与常规能源 化学与常规能源 主要内容 柴薪(生物质能)——第一代主体能源 煤——最主要的固体燃料 石油和天然气 化学电池 能源利用的化学本质 什么是能源？ 能源是提供能量的自然资源。 能量是一切运动的源泉。没有能量就没有生命运动，生命运动的停止意味着生命的死亡；没有能量就没有化学反应，所有形式的生命都不能维持。 能源是宇宙的推动力，是系统作功能力的量化特性，能源可以是动能、位能、热能。能源的 形式有很多(例如热力、电力等)，而且一种能源形式可以转化成另一种形式。 能源利用效率 能源的分类 能源按其来源不同可以分类四类： 太阳能：除太阳辐射能以外，还包括煤、石油、天然气等化石燃料，以及生物质能、水能、风能、海洋能等间接来自太阳能的能源。 地热能：如地下热水、地下蒸气、干热岩体。 核裂变资源和核聚变资源：如铀、钍等核裂变和氘、氚、锂等核聚变资源。 月球、太阳等星体对地球的引力为主产生的能源：如以月球引力为主产生的潮汐能。 按能源工作者的分类 一次能源：可从自然界取得而不改变其基本形态的能源。 常规能源：已被人们广泛应用的能源，如水能、煤、石油、核裂变材料等 新 能 源：采用新的先进的科学技术而被广泛应用的能源，如太阳能、风能、核聚变材料 二次能源：由一次能源加工或转换而转变了形态的能源称为二次能源。 煤制品 石油制品 电能、沼气、蒸汽等。 Ⅰ.柴薪(生物质能) ——第一代主体能源 柴薪是人类第一代主体能源 柴薪也可称为生物质能,它是光合作用的产物,是太阳能的间接利用 植物的叶绿体通过光合作用，利用太阳的能量，将CO2和H2O合成为有机物并放出O2,在燃烧时，这些有机物又与氧气发生化学反应变为CO2和H2O,同时释放出能量。 据统计： 世界每年约产出1.7×1011吨干生物量，利用量仅为1.3×108吨，不足总量的1%； 生物质向人类提供了世界能源消费总量的15%,仅次于石油、煤碳和天然气（生物能是第四大能源）； 我国利用的生物质能约为2.6×108吨标准煤，占农村能源消费的70%左右。 传统能源使用的新方式 柴薪的传统使用方法是直接燃烧，其热利用率很低，为15%左右，即使用新式节柴灶，也最多能提高到25%左右，而且直接燃烧还会造成环境污染。 总体思路：将固态的柴薪通过化学反应转化为可燃性液态或气态化合物，即将生物能转化为化学能，然后再燃烧放热。 气态燃料：沼气 液态燃料：甲醇、乙醇 一、气体燃料—沼气 生物质在厌氧条件下可生成沼气,其主要成份是甲烷(CH4),甲烷燃烧热值高,而且干净,因此被称为清洁燃料。另外，生成沼气的残渣、残液是优质的速效肥料。 沼气的原料可以是有机垃圾，既处理了生活垃圾的一部分又清洁了环境，所以建设大型沼气池可同时处理城市垃圾，还可以用于发电。 到2000年底，我国共建成了1000座工业废水和畜禽粪便沼气工程形成了每年约6亿立方米沼气生产能力。我国农村有500多万小型沼气池作为家用能源。 二、液体燃料 生物质经过发酵或高温热分解等方法可制造甲醇、乙醇等干净的液态燃料。许多欧美国家已经普及使用了乙醇或含乙醇的汽油做汽车燃料。欧洲已有多家由木屑生产甲醇的工厂。 除利用农牧业的废料，科学家们成功地培植了一些速生树木等高产作物以获取生物能源。 巴西：香胶树（又称石油树）每株每年产50KG左右与石油成份相近的胶质。 美国：黄鼠草，每公顷年产6000kg石油； 巨型海藻，提炼类似柴油的燃料油。 Ⅱ.煤——最主要的固体燃料 概述 煤是我国的主要能源 煤的来源及形成 煤的化学组成 煤的利用方式 直接燃烧 综合利用 煤的气化 煤的干馏 煤的液化 煤是我国的主要能源 中国最早使用煤，700多年前，马可波罗看到中国人烧煤，这是他第一次见识到一种可以燃烧的“黑石头” 最早大规模使用煤的是英国：英国森林资源有限，而英国又是产业革命的发源地，随着蒸汽机的发明和推广，煤逐渐成为能源主角。 世界能源消费：20世纪70年代石油超过了煤。 发展中国家仍以煤为主要能源。 中国的能源消费构成： 煤所占比例为：1960年94%；1970年81%;1990年76%；2000年68% 煤的来源（形成） 煤、石油和天然气是上亿年前的植物或动物变来的，故被称为“化石能源”。它的主要演变过程为： 约3亿年前的古生代——泥煤形成 随着地壳下降，下有地热，上有土石压力——褐煤形成 地壳继续下降，较深的地方，压力继续增大，地热温度可达20000C左右，形成烟煤，最后变成无烟煤。 煤因此被称为化石能源 煤的化学组成 因产地而异。目前公认的平均组成含C、H、O、N、S分别为85.0%，5.0%，7.6%，0.7%，1.7%，可折成原子比来表示：