太陽能生物質能和氫能的利用PPT課件

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第四單元太陽能 生物質能和氫能和利用 16 6 2 1 5 1 76 2 1990年我國化石燃料和水電能源消耗構成示意圖 能源危機 無論是煤炭 石油還是天然氣 作為不可再生的天然的化石能源 其資源總量是有限的 據(jù)測算 以目前的開采速率 這三種天然一次能源的供應 石油還能維持約40年 天然氣 常規(guī) 約65年 煤炭250 300年 太陽輻射能 大氣升溫不均勻 形成風 空氣動能 使水循環(huán) 形成水流 水流能 被綠色植物微生物吸收 食物煤石油天然氣 化學能 直接利用太陽灶 使大地變熱 被海水吸收 太陽輻射 地球上 各種能源 形成洋流 波浪能 萬物生長靠太陽 一 太陽能的利用 太陽照射到地面的能量相當于全球能耗的1 6萬倍 既無污染 又是永久性能源 可惜太陽輻射到地球的能量密度太低 只有1kW m2 還受氣候影響 太陽能的利用形式主要有兩種 是熱能的直接利用 如利用鏡面或反射槽將太陽光聚焦在收集器上 由中間介質吸熱產生蒸汽 推動氣輪機組發(fā)電 另一種形式是利用小型太陽能裝置為房屋采暖供熱 現(xiàn)己大量應用 太陽能利用技術主要包括 太陽能熱水器 太陽能光伏發(fā)電 太陽能建筑 太陽熱發(fā)電 太陽能空調等 太陽能光伏發(fā)電和太陽熱發(fā)電兩項技術在未來的能源產業(yè)中至關重要 是目前世界各國關注的熱門技術 二 生物質能的利用是最安全 最穩(wěn)定的能源 通過一系列轉換技術 可以生產出不同品種的能源 如固化和炭化可以生產固體燃料 氣化可以生產氣體燃料 液化和植物油可以獲得液體燃料 如果需要還可以生產電力等等 生物質能轉換技術主要包括 沼氣 氣化 液化 碳化 乙醇發(fā)酵和固化成型等 這些技術大部分在過去的20年中取得了相當大的進展 專家認為 生物質能源將成為未來持續(xù)能源重要部分 到2015年 全球總能耗將有40 來自生物質能源 世界上生物質資源數(shù)量龐大 形式繁多 其中包括薪柴 農林作物 尤其是為了生產能源而種植的能源作物 農業(yè)和林業(yè)殘剩物 食品加工和林產品加工的下腳料 城市固體廢棄物 生活污水和水生植物等等 生物質能的優(yōu)點是燃燒容易 污染少 灰分較低 缺點是熱值及熱效率低 體積大而不易運輸 生物質能的利用主要有以下幾種方式 1 直接燃燒家庭使用的薪柴和木炭 薪柴至今仍為許多發(fā)展中國家的重要能源 仍需依賴柴薪來滿足大部分能量需求 不過由于日益增加薪柴的需求 將導致林地日減 燃燒植物的枝葉獲得熱量是遠古人類就利用的取熱方法 用纖維素代表植物枝葉的主要成分 其燃燒反應可表示為 C6H10O5 n 6nO2 6nCO2 5nH2O 點燃 2 生物化學轉換沼氣農村沼氣池的填料主要是豬糞 秸稈 污泥 水等 當然 人的糞便 牛糞 雞糞等都是很好的發(fā)酵料 將植物的秸稈 枝葉 雜草和人畜糞便加入沼氣發(fā)酵池中 在厭氧條件下 經過沼氣細菌的作用 生成沼氣 沼氣的主要成分是甲烷和二氧化碳 建造沼氣池 不僅能有效地利用生物質能 還能為農業(yè)生產提供優(yōu)良的肥料 3 熱化學轉化使生物質能在一定條件下發(fā)生化學反應 產生熱值較高的可燃氣體 如利用木炭制造水煤氣 并帶動蒸汽機作動力 甚至在中國抗日戰(zhàn)爭的困難時期 因為石油缺乏 還以這種煤氣開汽車 即叫作 木炭車 這種技術的基本原理是含碳物質在不充分氧化 燃燒 的情況下 會產生一氧化碳 即煤氣 三 氫能氫能系統(tǒng)包括制氫 儲氫 氫的應用三個方面 規(guī)模制氫和儲氫是氫能研究和開發(fā)的兩個重要領域 微生物制氫是一種無污染的經濟制氫方法 該方法具有原料易得 如采用有機污染物為原料 制氫成本低并可與治理環(huán)境污染相結合等優(yōu)點 該技術六十年代中期就已提出 九十年代受到重視 德 日 美等一些發(fā)達國家制定了生物制氫的發(fā)展計劃 我國近年也已開發(fā)出以厭氧活性污泥對有機廢水發(fā)酵制取氫氣的技術 生產成本低于電解水制氫 并能以中試規(guī)模制氫 產氫率達5 7m3 m3反應器 d 被列入我國2000年十大科技進展 氫能 氫被認為是理想能源 熱值高 無污染 但是氫作為能源 存在兩個問題 一是氫的來源 只能通過電解水 太陽能分解水 生物制氫 以及化工 冶金等流程制氫 這就需要消耗能源 二是氫在存儲 運輸及應用過程中容易發(fā)生爆炸 加氫對材料產生氫脆 氫腐蝕 以及氫滲漏等 所以近年來對儲氫材料的研究很多 種儲氫方式是將材料與氫結合成為氫化物 需要時加熱放氫 放完后還可繼續(xù)充氫 國內外一些廠家利用上述儲氫合金制造氫能汽車 但由于有些技術問題有待解決 價格又無競爭能力 離產業(yè)化尚遠 能源從其產生的方式可分為一次能源和二次能源 一次能源 自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一次能源 二次能源 要依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二次能源 1 下列敘述正確的是 A A 電能是二級能源B 水力二級能源C 天然氣是一級能源D 水煤氣是一級能源2 關于用水制取二級能源氫氣 以下研究方向錯誤的是 c A 構成水的氫和氧都是可以燃燒的物質 因此可研究在水不分解的情況下 使氫氣成為二級能源B 設法將太陽光聚焦 產生高溫 使水分解產生氫氣C 尋找高效催化劑 使水分解產生氫氣 同時釋放能量 D 尋找特殊催化劑 用于開發(fā)廉價能源 以分解水制取氫氣