太阳能生物质能和氢能的利用

铜的电解精炼铜的电解精炼、粗铜所含的杂质、粗铜所含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等等+纯铜纯铜粗铜粗铜CuSO4溶液溶液、粗铜的精炼、粗铜的精炼 以以粗铜为阳极，以纯粗铜为阳极，以纯铜为阴极铜为阴极，以以CuSO4溶液溶液为电解液进行电解为电解液进行电解阳极：阳极：Zn 2eZn2+Fe2eFe2+Ni 2eNi2+Cu2eCu2+阴极：阴极：Cu2+2eCu长时间电解后必须补充电解液长时间电解后必须补充电解液 动脑：动脑：请设计一个电镀池为铁片请设计一个电镀池为铁片镀上一层锌镀上一层锌铁片铁片锌片锌片 电镀液电镀液(ZnCl2溶液溶液)阴极：阴极：Zn2+2e-=Zn （还原反应）（还原反应）阳极：阳极：Zn 2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）Zn2+H+，则，则Zn2+放电放电化学电源化学电源 二次二次电池充电电池充电即即为电解池为电解池，遵循电解原理，将电能转化遵循电解原理，将电能转化为化学能。为化学能。铅蓄电池铅蓄电池放电放电时时：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O铅蓄电池铅蓄电池充电充电时时：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4（1）电极材料及原料）电极材料及原料（2）电解质溶液）电解质溶液（3）电极反应式：）电极反应式：阳极：阳极：PbO2 阴极：阴极：PbH2SO4溶液溶液阴极（阴极（Pb）:PbSO4+2e-=Pb+SO4 2-阳极（阳极（PbO2）:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO42铅蓄电池铅蓄电池充电充电时时：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 电解水型电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如（如NaOH、H2SO4、K2SO4）的电解）的电解 电解电解质型电解电解质型：无氧酸、不活泼的无氧酸盐（如：无氧酸、不活泼的无氧酸盐（如HCl、CuCl2）溶液的电解）溶液的电解 电解质和水同时被电解型电解质和水同时被电解型A、放氢生碱型放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（如：活泼金属的无氧酸盐（如NaCl、MgBr2)溶液的电解溶液的电解B、放氧生酸型放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐（如：不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4、AgNO3）溶液的电解）溶液的电解二、用二、用惰性电极惰性电极电解电解质溶液的规律电解电解质溶液的规律如图所示，当线路接通时，发现（用石蕊试如图所示，当线路接通时，发现（用石蕊试液浸润过的滤纸）液浸润过的滤纸）a端显蓝色，端显蓝色，b端显红色，且端显红色，且知甲中电极材料是锌、银，乙中电极材料是铜、知甲中电极材料是锌、银，乙中电极材料是铜、铂，且乙中两电极不发生变化。铂，且乙中两电极不发生变化。甲、乙分别是什么装置甲、乙分别是什么装置写出、的写出、的电极名称，电极材料电极名称，电极材料【综合训练】【综合训练】甲为原电池，乙为电解池。甲为原电池，乙为电解池。：负极，锌：正极，银：负极，锌：正极，银：阳极，铂：阳极，铂：阴极：铜阴极：铜世界能源的主要来源石油石油 40年年天然气天然气 5 0 年年煤煤 炭炭 240年年能源危机环境污染风能风能生物质能生物质能太阳能新能源波浪能波浪能地热能地热能材料：向地球源源不断地输送丰富的、洁净的、免费的能量。有人估计，地球上每年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源年耗量的10倍左右。一、太阳能的利用一、太阳能的利用1 1、太阳能是最基本的能源、太阳能是最基本的能源地球上的风能、水能、海洋温差能、地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料化石燃料（如煤、石油、天然气等如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能。的太阳能。日常生活中有哪些利用太日常生活中有哪些利用太阳能的实例？阳能的实例？太阳能光热转换技术的产品最多太阳能光热转换技术的产品最多。如热水。如热水器、开水器、干燥器、采暖和制冷、温室与太阳器、开水器、干燥器、采暖和制冷、温室与太阳房、太阳灶和高温炉、海水淡化装置、水泵、热房、太阳灶和高温炉、海水淡化装置、水泵、热力发电装置及太阳能医疗器具。力发电装置及太阳能医疗器具。太阳能电池的应用范围很广。太阳能电池的应用范围很广。例如人造卫例如人造卫星、无人气象站、通讯站、电视中继站、太阳钟、星、无人气象站、通讯站、电视中继站、太阳钟、电围杆、航标灯、铁路信号灯。电围杆、航标灯、铁路信号灯。1、光热能转换、光热能转换 原理：利用太阳辐射加热物体而原理：利用太阳辐射加热物体而获得热能获得热能应用：应用：太阳能热水器太阳能热水器 反射式太阳灶反射式太阳灶 高温太阳炉高温太阳炉 地膜、大棚、温室地膜、大棚、温室二、太阳能的利用方式二、太阳能的利用方式光能光能热能热能太阳炉太阳炉太阳灶太阳灶热水器热水器大棚大棚陕西省延安市东馨家园窑洞住宅小区陕西省延安市东馨家园窑洞住宅小区 住户张新丽（左）在家门口利用太阳住户张新丽（左）在家门口利用太阳能烧水能烧水 n另一种形式是利用小型太阳能装置为房屋采暖供热，现另一种形式是利用小型太阳能装置为房屋采暖供热，现己大量应用。己大量应用。（1）光光热热电转换电转换 2、光电转换、光电转换 基本原理基本原理:利用利用太阳辐射能太阳辐射能发电。发电。2、光电转换、光电转换 应用：应用：为无电场所提供电池，包括移动为无电场所提供电池，包括移动 电电 源和备用电源、太阳能日用电子产品源和备用电源、太阳能日用电子产品 基本原理基本原理:是利用是利用光电效应光电效应基本装置基本装置:是太阳能电池是太阳能电池（2）光光电转换电转换 光能光能电能电能太阳房太阳能发电太阳能发电美国军用太阳能发电帐篷美国军用太阳能发电帐篷3、光化学能转化、光化学能转化n应用：选择应用：选择芒硝晶体芒硝晶体(十水合硫酸十水合硫酸钠晶体钠晶体)白天吸收热量溶解白天吸收热量溶解,晚上放晚上放出热量结晶出热量结晶.4、光生物质能转换、光生物质能转换n原理：通过地球上众多原理：通过地球上众多植物的光合作用植物的光合作用，将，将太阳辐射转化为生物质能太阳辐射转化为生物质能化学方程式：化学方程式：6H2O+6CO2 C6H12O6+6O2光光叶绿素叶绿素原理原理:光能光能化学能化学能(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6C6H12O6(s)+6O2(g)6H2O(l)+6CO2(g)H=-2804kJ/mol淀粉、纤维素淀粉、纤维素葡萄糖葡萄糖1、生物质能、生物质能来源于植物及其加工产品来源于植物及其加工产品贮存的能量贮存的能量。二、生物质能的利用二、生物质能的利用2、生物质能源是一种理想的、生物质能源是一种理想的可再生能源可再生能源，其具有以下特点：其具有以下特点：可再生性；可再生性；低污染性低污染性；广泛的分布性广泛的分布性。3、生物质能的利用方式、生物质能的利用方式1、直接燃烧、直接燃烧2、生物化学转换、生物化学转换3、热化学转换、热化学转换1、直接燃烧、直接燃烧注释注释:用纤维素（用纤维素（C6H10O5）n代表植物枝叶的代表植物枝叶的主要成分主要成分（C6H10O5)n+6n O26n CO2+5n H2O点燃缺点缺点:生物质燃烧生物质燃烧过程的生物质能过程的生物质能的净转化的净转化效率在效率在2040之间之间和污染严重。和污染严重。2、生物化学转换1）、制沼气）、制沼气 原料：原料：条件：条件：主要成分：主要成分：用途：用途：植物的秸秆、枝叶、人畜粪便植物的秸秆、枝叶、人畜粪便厌氧厌氧甲烷甲烷CO2、H2S、NH3、PH3气体燃料、提供肥料气体燃料、提供肥料2)制乙醇制乙醇原料原料条件条件用途用途方程式方程式含糖类淀粉多的农作物含糖类淀粉多的农作物催化剂、水解、细菌发酵催化剂、水解、细菌发酵燃料、与汽油混合作发动机燃料燃料、与汽油混合作发动机燃料（C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6催化剂催化剂C6H12O62C2H5OH+2CO2发酵发酵乙醇乙醇汽油汽油汽车汽车乙醇汽油是用乙醇汽油是用90%的的普通汽油与普通汽油与10%的燃的燃料乙醇调和而成。料乙醇调和而成。首先，首先，乙醇汽油增加汽油中的含乙醇汽油增加汽油中的含氧量，氧量，使燃烧更充分使燃烧更充分，有，有效地降低了尾气中有害物效地降低了尾气中有害物质的排放；第二，有效质的排放；第二，有效提提高汽油的标号高汽油的标号，使发动机，使发动机运行更平稳；第三，可有运行更平稳；第三，可有效效消除消除火花塞、气门、活火花塞、气门、活塞顶部及排气管、消声器塞顶部及排气管、消声器部位的部位的积炭积炭，可以延长主，可以延长主要部件的使用寿命。要部件的使用寿命。3、热化学转换、热化学转换复杂的化学反应复杂的化学反应生物质生物质可燃性气体可燃性气体广西柳州建中国首个广西柳州建中国首个甘蔗秸杆发电厂：甘蔗秸杆发电厂：n该项目二该项目二OO九九n年六月年六月已已建成投产，总投资二亿余元人民建成投产，总投资二亿余元人民币，每年发电二亿千瓦时，可节约十万吨币，每年发电二亿千瓦时，可节约十万吨标准煤。广西是中国蔗糖主产区，蔗农占标准煤。广西是中国蔗糖主产区，蔗农占广西总人口近四分之一。利用广西丰富的广西总人口近四分之一。利用广西丰富的甘蔗叶、秸杆发电不仅能变废为宝，节约甘蔗叶、秸杆发电不仅能变废为宝，节约煤炭资源，使广西蔗农又多了一项经济收煤炭资源，使广西蔗农又多了一项经济收入，同时还可极大缓解广西工业重镇柳州入，同时还可极大缓解广西工业重镇柳州的用电压力。的用电压力。3、开发生物质能的意义开发生物质能的意义n生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。的第四大能源。n美国美国2001年消耗的可再生能源中有年消耗的可再生能源中有50.4来自生物质能。来自生物质能。n开发低成本、利用效率高，生物质能的开发低成本、利用效率高，生物质能的生产工艺，对广大发展中国家具有重要生产工艺，对广大发展中国家具有重要意义意义。拓展视野拓展视野生活垃圾中生物生活垃圾中生物质能的利用质能的利用三、氢能的开发与利用三、氢能的开发与利用1、氢能开发，大势所趋、氢能开发，大势所趋“绿色能源绿色能源”热值高，热值高，且且燃烧产物是水燃烧产物是水零排放，无污染零排放，无污染，可循环利用可循环利用原料丰富：制取氢气的原料是水原料丰富：制取氢气的原料是水，资源无穷无，资源无穷无尽尽不存在枯竭问题不存在枯竭问题氢能的利用途径多氢能的利用途径多燃烧放热或电化学发电燃烧放热或电化学发电氢的储运方式多氢的储运方式多气体、液体、固体或化合物气体、液体、固体或化合物2、氢能的产生方式、氢能的产生方式1）电解水制得）电解水制得2）生物质气化制得）生物质气化制得3）以天然气、石油和煤为原料，在高）以天然气、石油和煤为原料，在高温温 下与水蒸气反应制得下与水蒸气反应制得4）以天然气、石油和煤为原料，用部）以天然气、石油和煤为原料，用部分氧化法制得分氧化法制得5）光）光分分解水制解水制氢气氢气理想制取途径理想制取途径发酵分解法、细菌分解法、催化分解法等发酵分解法、细菌分解法、催化分解法等 微生物制氢微生物制氢是一种无污染的经济制氢方法。该方法具有原是一种无污染的经济制氢方法。该方法具有原料易得（如采用有机污染物为原料）、制氢成料易得（如采用有机污染物为原料）、制氢成本低并可与治理环境污染相结合等优点，该技本低并可与治理环境污染相结合等优点，该技术六十年代中期就已提出，九十年代受到重视，术六十年代中期就已提出，九十年代受到重视，德、日、美等一些发达国家制定了生物制氢的德、日、美等一些发达国家制定了生物制氢的发展计划，我国近年也已开发出以发展计划，我国近年也已开发出以厌氧活性污厌氧活性污泥对有机废水发酵制取氢气的技术，生产成本泥对有机废水发酵制取氢气的技术，生产成本低于电解水制氢，并能以中试规模制氢，低于电解水制氢，并能以中试规模制氢，3/m3反应器反应器/d。3 3、尚未解决问题、尚未解决问题氢气的廉价制取、氢气的廉价制取、氢气的贮存和运输、氢气的贮存和运输、4、氢能经济的关键技术、氢能经济的关键技术廉价而又高效的制氢技术廉价而又高效的制氢技术安全高效的储氢技术安全高效的储氢技术开发新型高效的储开发新型高效的储氢材料和安全的储氢技术是当务之急氢材料和安全的储氢技术是当务之急5、贮氢材料贮氢材料解决了氢气的贮存、运输解决了氢气的贮存、运输n反应可逆反应可逆n氢以原子形式储存，固态储氢，安全可靠氢以原子形式储存，固态储氢，安全可靠n较高的储氢体积密度较高的储氢体积密度Abs.Des.M+x/2H2MHx 贮氢金属、薄膜金属氢化物、某些有机物和某些贮氢金属、薄膜金属氢化物、某些有机物和某些有机液体氢化物有机液体氢化物氢气的贮存和运输问题氢气的贮存和运输问题碳纳米管储氢材料碳纳米管储氢材料