太陽能生物質(zhì)能和氫能的利用PPT課件

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第四單元太陽能 生物質(zhì)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(gòu)成示意圖 能源危機(jī) 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(cè)算 以目前的開采速率 這三種天然一次能源的供應(yīng) 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(fēng) 空氣動(dòng)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(xué)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(zhǎng)靠太陽 一 太陽能的利用 太陽照射到地面的能量相當(dāng)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(zhì)吸熱產(chǎn)生蒸汽 推動(dòng)氣輪機(jī)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(yīng)用 太陽能利用技術(shù)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(diào)等 太陽能光伏發(fā)電和太陽熱發(fā)電兩項(xiàng)技術(shù)在未來的能源產(chǎn)業(yè)中至關(guān)重要 是目前世界各國關(guān)注的熱門技術(shù) 二 生物質(zhì)能的利用是最安全 最穩(wěn)定的能源 通過一系列轉(zhuǎn)換技術(shù) 可以生產(chǎn)出不同品種的能源 如固化和炭化可以生產(chǎn)固體燃料 氣化可以生產(chǎn)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(chǎn)電力等等 生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)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(shù)大部分在過去的20年中取得了相當(dāng)大的進(jìn)展 專家認(rèn)為 生物質(zhì)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(zhì)能源 世界上生物質(zhì)資源數(shù)量龐大 形式繁多 其中包括薪柴 農(nóng)林作物 尤其是為了生產(chǎn)能源而種植的能源作物 農(nóng)業(yè)和林業(yè)殘剩物 食品加工和林產(chǎn)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(zhì)能的優(yōu)點(diǎn)是燃燒容易 污染少 灰分較低 缺點(diǎn)是熱值及熱效率低 體積大而不易運(yùn)輸 生物質(zhì)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(dǎo)致林地日減 燃燒植物的枝葉獲得熱量是遠(yuǎn)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(yīng)可表示為 C6H10O5 n 6nO2 6nCO2 5nH2O 點(diǎn)燃 2 生物化學(xué)轉(zhuǎn)換沼氣農(nóng)村沼氣池的填料主要是豬糞 秸稈 污泥 水等 當(dāng)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(jīng)過沼氣細(xì)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(zhì)能 還能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供優(yōu)良的肥料 3 熱化學(xué)轉(zhuǎn)化使生物質(zhì)能在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 產(chǎn)生熱值較高的可燃?xì)怏w 如利用木炭制造水煤氣 并帶動(dòng)蒸汽機(jī)作動(dòng)力 甚至在中國抗日戰(zhàn)爭(zhēng)的困難時(shí)期 因?yàn)槭腿狈?還以這種煤氣開汽車 即叫作 木炭車 這種技術(shù)的基本原理是含碳物質(zhì)在不充分氧化 燃燒 的情況下 會(huì)產(chǎn)生一氧化碳 即煤氣 三 氫能氫能系統(tǒng)包括制氫 儲(chǔ)氫 氫的應(yīng)用三個(gè)方面 規(guī)模制氫和儲(chǔ)氫是氫能研究和開發(fā)的兩個(gè)重要領(lǐng)域 微生物制氫是一種無污染的經(jīng)濟(jì)制氫方法 該方法具有原料易得 如采用有機(jī)污染物為原料 制氫成本低并可與治理環(huán)境污染相結(jié)合等優(yōu)點(diǎn) 該技術(shù)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(dá)國家制定了生物制氫的發(fā)展計(jì)劃 我國近年也已開發(fā)出以厭氧活性污泥對(duì)有機(jī)廢水發(fā)酵制取氫氣的技術(shù) 生產(chǎn)成本低于電解水制氫 并能以中試規(guī)模制氫 產(chǎn)氫率達(dá)5 7m3 m3反應(yīng)器 d 被列入我國2000年十大科技進(jìn)展 氫能 氫被認(rèn)為是理想能源 熱值高 無污染 但是氫作為能源 存在兩個(gè)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(chǔ) 運(yùn)輸及應(yīng)用過程中容易發(fā)生爆炸 加氫對(duì)材料產(chǎn)生氫脆 氫腐蝕 以及氫滲漏等 所以近年來對(duì)儲(chǔ)氫材料的研究很多 種儲(chǔ)氫方式是將材料與氫結(jié)合成為氫化物 需要時(shí)加熱放氫 放完后還可繼續(xù)充氫 國內(nèi)外一些廠家利用上述儲(chǔ)氫合金制造氫能汽車 但由于有些技術(shù)問題有待解決 價(jià)格又無競(jìng)爭(zhēng)能力 離產(chǎn)業(yè)化尚遠(yuǎn) 能源從其產(chǎn)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(jí)能源B 水力二級(jí)能源C 天然氣是一級(jí)能源D 水煤氣是一級(jí)能源2 關(guān)于用水制取二級(jí)能源氫氣 以下研究方向錯(cuò)誤的是 c A 構(gòu)成水的氫和氧都是可以燃燒的物質(zhì) 因此可研究在水不分解的情況下 使氫氣成為二級(jí)能源B 設(shè)法將太陽光聚焦 產(chǎn)生高溫 使水分解產(chǎn)生氫氣C 尋找高效催化劑 使水分解產(chǎn)生氫氣 同時(shí)釋放能量 D 尋找特殊催化劑 用于開發(fā)廉價(jià)能源 以分解水制取氫氣