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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四单元,太阳能、生物质能和氢能的利用,石油,40,年,天然气,5 0,年,煤 碳,240,年,风能,生物质能,太阳能,波浪能,地热能,太阳能的利用,太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为,3.7510,26,W,）的,22,亿分之一，但已高达,173,000TW,，,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于,500,万吨煤。下图是地球上的能流图。从图上可以看出，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都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。,地球上的能流图（单位,10,6,MW,）,一、太阳能的资源特点,太阳能的优点,1,）、资源丰富总量最大,2,）、分布最广无需运输,3,）、最洁净,太阳能的缺点,1,）、能源品位低,能流密度低,2,）、有不稳定因素,受各种因素（季节、地点、气候等）的影响,讨论、大家知道日常生活中有哪些利用太阳能的实例？,太阳电池的光电效率约为,10-14%,，其产品类型主要有单晶硅、多晶硅和非晶硅。国内产品（指光电装置全部费用）价格约,60-80/,元,/,峰瓦。,太阳电池的应用范围很广。例如人造卫星、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。,太阳光热转换技术的产品最多。如热水器、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、热力发电装置及太阳能医疗器具。,二、太阳能的利用方式,1,、光热能转换,原理：利用太阳辐射加热物体而获得热能,应用：,太阳能热水器,反射式太阳灶,高温太阳炉,地膜、大棚、温室,太阳能热水器,太阳灶,光能,热能,太阳炉,太阳灶,2,、光电转换,原理：根据光电效应，利用太阳能直接转化为电能,应用：,为无电场所提供电池，包括移动 电 源和备用电源、太阳能日用电子产品 并网发电,太阳能发电,美国军用太阳能发电帐篷,3,、光化学能转化,运用：选择芒硝晶体,(,十水合硫酸钠晶体,),白天吸收热量溶解,晚上放出热量结晶,.,4,、光生物质能转换,原理：通过地球上众多植物的光合作用，将太阳辐射转化为生物质能,化学方程式：,6H,2,O+6CO,2,C,6,H,12,O,6,+6O,2,光,叶绿素,6H,2,O+6CO,2,C,6,H,12,O,6,+6O,2,光,叶绿素,（C,6,H,10,O,5,),n,+nH,2,O,nC,6,H,12,O,6,催化剂,C,6,H,12,O,6,+6O,2,6H,2,0 +6CO,2,原理,:,光能,化学能,(C,6,H,10,O,5,)n+nH,2,O nC,6,H,12,O,6,C,6,H,12,O,6,(s)+6O,2,(g)6H,2,O(l)+6CO,2,(g),H=-2804kj/mol,淀粉、纤维素,葡萄糖,生物质能来源于植物及其加工产品贮存的能量。,生物质能源是一种理想的可再生能源，其具有以下特点：,可再生性；,低污染性；,广泛的分布性。,生物质能,生物质能的利用方式,1,、直接燃烧,2,、生物化学转换,3,、热化学转换,1,、直接燃烧,注释,:,用纤维素（,C,6,H,10,O,5,）,n,代表植物枝叶的主要成分,（C,6,H,10,O,5,),n,+6n O,2,6n CO,2,+5n H,2,O,点燃,缺点,:,生物质燃烧过程的生物质能的净转化效率在,20,40,之间。,2,、生物化学转换,a,、,利用植物的秸杆、枝叶、杂草等制取沼气,b,、,用含糖类、淀粉（,C,6,H,10,O,5,）,n,较多的农作物（如玉米、高粱）为原料，制取乙醇。,（C,6,H,10,O,5,),n,+nH,2,O,nC,6,H,12,O,6,催化剂,C,6,H,12,O,6,2C,2,H,5,OH+2CO,2,点燃,缺乙醇汽油的优点,乙醇汽油是用,90%,的普通汽油与,10%,的燃料乙醇调和而成。首先，乙醇汽油增加汽油中的含氧量，使燃烧更充分，有效地降低了尾气中有害物质的排放；第二，有效提高汽油的标号，使发动机运行更平稳；第三，可有效消除火花塞、气门、活塞顶部及排气管、消声器部位的积炭，可以延长主要部件的使用寿命。,乙醇汽车,3,、热化学转换,复杂的化学反应,生物质,可燃性气体,讨论：,P47,，,为什么用焚烧的方法处理垃圾有什么优点？,1,、减轻了垃圾占地给城市造成的压力,2,、焚烧产生热量发电,3,、焚烧的余热可以取暖,4,、残渣可以修桥铺路,氢能的开发与利用,氢能的特点：,1,、是自然界存在最普遍的元素,2,、发热值高,3,、氢燃烧性能好，点燃快,4,、氢本身无毒,5,、氢能利用形式,6,、理想的清洁能源之一,1,、解决制氢的能耗问题,1,）、以天然气、石油、和煤为原料，在高温下与水蒸气反应制得,2,）、以天然气、石油、和煤为原料，用部分氧化法制得,3,）、电解水制得,4,）、生物质气化制得,5,）、光解水制得,氢能的产生方式,原理,:,光,2,、氢气的储存,1,、常压储氢,2,、高压储氢,3,、液氢储氢,4,、金属氢化物,5,、吸附储氢,密度高、但能耗大、且有自然挥发,一定的温度和压力条件下，一些金属能够大量“吸收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后，将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的氢释放出来。,这些会“吸收”氢气的金属，称为储氢合金,。,其储氢能力很强。单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的,1000,倍。储氢合金都是固体，需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，因此是一种极其简便易行的理想储氢方法。目前研究发展中的储氢合金，主要有,钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金,。,氢气的贮存和运输问题,碳纳米管储氢材料,据,PhysOrg,网,2005,年,10,月,24,日消息，最近一家名为,Engineuity,的以色列公司发明了一种能够在汽车内产生氢气的技术系统，而且只需要使用镁和铝等普通金属。这一技术将完全解决汽车在氢气制造、运输和储存方面的所有相关难点。,3,、氢能的利用途径,1,）、燃烧放热,2,）、用于燃料电池，释放电能,3,）、利用氢的热核反应释放的核能,化石燃料与水蒸气反应,化石燃料部分氧化,生物质气化,氢能,产生,氢气,水,氢能,的,利用,核能,光分解,用于燃料电池释放电能,
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