化学与能源开发
化学与能源
化学与能源一、引言能源是现代社会的基石，化学作为一门研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的基础科学，与能源的开发、利用和转化密切相关。
化学在能源领域的应用，不仅关系到国家能源战略的实施，而且对推动我国能源结构的优化调整、促进经济社会可持续发展具有重要意义。
本文将从化学与能源的关系、化学在能源领域的应用、以及化学在新能源开发中的挑战与机遇等方面进行探讨。
二、化学与能源的关系1.化学是能源转化的基础能源转化是指将一种形式的能量转换为另一种形式的过程，如化石燃料的燃烧、太阳能电池的光电转换等。
化学作为能源转化的基础，涉及到能源的储存、释放、传输和转换。
化学原理和技术在能源转化过程中发挥着关键作用，如催化剂、电池、燃料电池等。
2.化学促进能源利用效率的提高能源利用效率是衡量能源使用过程中能量损失程度的指标。
化学在提高能源利用效率方面具有重要作用，如通过化学合成制备高效催化剂，提高燃料的燃烧效率；通过化学原理优化电池结构，提高电池的能量密度和充放电性能等。
3.化学在新能源开发中的应用新能源是指传统能源之外的各种形式的能源，如太阳能、风能、生物质能等。
化学在新能源开发中发挥着关键作用，如通过化学方法制备高性能的太阳能电池、燃料电池等。
三、化学在能源领域的应用1.化石能源的化学利用化石能源包括煤炭、石油和天然气等，化学在化石能源的利用过程中发挥着重要作用。
如通过化学方法制备高效催化剂，提高燃料的燃烧效率；通过化学合成制备新型燃料，如生物乙醇、生物柴油等，以替代传统化石燃料。
2.化学在核能利用中的应用核能是一种清洁、高效的能源形式，化学在核能利用中发挥着重要作用。
如通过化学方法处理核燃料，提高核燃料的利用率；通过化学方法处理核废水，降低核废水对环境的影响等。
3.化学在可再生能源开发中的应用可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能等，化学在可再生能源开发中具有广泛应用。
如通过化学方法制备高性能的太阳能电池、燃料电池等；通过化学合成制备生物乙醇、生物柴油等生物质能源；通过化学方法优化风能、水能等能源的利用效率等。
化学在能源和可持续能源开发中的应用
化学在能源和可持续能源开发中的应用化学在能源和可持续能源开发中的应用如下：1.在化石能源开发中，化学技术发挥了重要作用。
石油提炼技术通过分馏和催化裂化等化学过程，从原油中提取出各种石油产品，如汽油、柴油和煤油等，满足不同能源需求。
此外，化学技术还可以提高燃烧效率，减少污染物排放，如通过添加清洁燃料添加剂，降低尾气排放的有害物质含量。
在煤炭清洁利用方面，化学技术可以有效降低煤炭燃烧产生的污染物和温室气体排放，如煤炭气化技术和煤炭液化技术。
煤炭气化技术可以将煤转化为合成气，用于发电和化学品的生产；煤炭液化技术可以将煤转化为液体燃料，如煤油和乙二醇，实现煤炭清洁利用和能源多样化。
2.在可再生能源开发中，化学技术也发挥了重要作用。
太阳能电池技术利用化学合成的有机聚合物材料来吸收太阳能并产生电能。
此外，化学技术还可以改进太阳能电池的性能，如提高光电转化效率和稳定性。
这些技术的发展有助于实现太阳能的大规模应用和普及。
在风能发电中，化学技术主要体现在风力润滑剂的研发和应用上。
风力润滑剂是风力发电机的核心部件之一，可以减少机械摩擦和磨损，提高发电效率和可靠性。
化学技术的进展使得风力润滑剂具备更好的性能和更长的使用寿命，推动了风能发电技术的发展。
3.在新能源领域，化学电池是化学能最为典型的应用之一。
化学电池是一种能够将化学能转化为电能的装置，其应用广泛，包括但不限于电动汽车、电子设备等。
同时，化学电池也是实现可再生能源储存和释放的重要手段，例如在风力发电和太阳能发电中，化学电池可以用来储存多余的电能，并在需要时将其释放出来。
总的来说，化学在能源和可持续能源开发中的应用涵盖了多个方面，包括化石能源的开发与利用、可再生能源的开发与利用以及新能源的储存与释放等。
这些应用不仅为人类提供了多样化的能源选择，还有助于实现可持续发展的目标。
化学在能源开发中的应用
化学在能源开发中的应用
化学在能源开发中的应用非常广泛，以下是一些具体的例子：
1.煤炭：煤炭是一种常见的化学物质，在能源领域的应用广泛。
它可以通过
燃烧产生热能，用于供暖、发电等方面。
然而，煤炭的燃烧会产生大量的
二氧化碳等有害气体，对环境造成严重污染。
2.石油：石油是一种重要的能源来源，广泛应用于交通运输、化工等领域。
石油可以通过提炼得到燃料油、柴油、润滑油等多种化学物质，用于驱动
发动机或作为工业原料。
然而，石油资源有限，且其燃烧同样会产生大量
的碳排放，对全球气候变化带来不利影响。
3.天然气：天然气是一种清洁燃料，主要成分为甲烷。
相比于煤炭和石油，
天然气燃烧产生的二氧化碳排放量较少，对环境污染较小。
天然气广泛应
用于家庭生活和工业生产，被视为一种替代传统燃料的重要选择。
4.化学在新能源开发中具有重要作用，通过化学技术可以提高新能源的转化
效率和存储密度。
例如在太阳能利用中，化学方法可以通过光催化技术、
太阳能光电转化和光化学储能等手段，将太阳能转化为热能、电能和化学
能，提高太阳能的利用效率和经济性。
总的来说，化学在能源开发中的应用涵盖了传统的化石能源以及新型的可再生能源。
在未来，随着环保意识的提升和科学技术的进步，化学在能源开发中的应用将更加广泛和深入，为我们的生活和环境带来更多的便利和改善。
九年级化学下册第十一单元第一节化学与能源开发课件鲁教版
活动天地 自制电池
交流共享
物质的化学能通常可以转化为哪些形式的能量？试举 例说明。
化学能通过化学反应可以转化成热能、光能、电能等， 利用化学反应中的能量转化,人们可以开发新的能源。
废旧电池丢弃对环境的影响 废旧电池的危害主要集中在重金属上，如汞、铅、
镉。这些物质泄漏出来进入水或土壤，就会通过各种途 径进入人体的食物链，最终带来危害。因此务必要正确 使用电池，并妥善回收。
……
制备氢气的方法： ①电解水；②活泼金属与酸反应
氢能是一种极其理想 的能源，具有广阔的开发 前景。
它有以下优点： （1）原料不受限制（来源广） （2）燃烧放出热量多（热值高） （3）生成物不污染环境。(无污染)
（最大优点）
活动天地
氢能源为什么没有被广泛使用？ (1)易燃、易爆 (2)难以液化 (3)储存和运输不安全、不方便 (4)制备氢气消耗电能大，成 本高。
转化而来的能源
沼气、氢能等
不随其本身的转化或人 类利用而减少的能源
太阳能、生物能、 水能、风能、地 热能等
随其本身的转化或人类 化石燃料、核燃料 的利用而减少的能源 等
开发新能源
太阳能
核能
风能
生物能
地热能
潮汐能
可燃冰
氢能
太阳能
太
阳
太
能
阳
发
灶
电
装
置
太
阳
航
能
天
汽
器
车
太
阳
能
发
电
站
太阳能热水器
优点：太阳能资
知能训练
1.下列图标属于节能标志的是( B )
A
B
C
鲁教版九年级下册化学 11.1化学与能源开发 课件
活动天地6-2：自制果蔬电池
新知学习
【思考】物质的化学能通常可以转化为哪些情势的 能量？举例说明。
化学能 → 热能，如化石燃料燃烧。 化学能 → 光能，如萤火虫发光、镁条燃烧发光等。
新知学习
以电能的方式利用化学能更加有效和干净，对环境影 响很小。 注意：随便丢弃废旧电池会导致固体废弃物和重金属 离子对环境的污染。 提问：你有什么好方 法来处理废旧电池吗？
3.制备氢气的方法 ①电解水；②活泼金属与酸反应
新知学习
氢能优点： ①氢气燃烧放出的热量多； ②原料来源广； ③燃烧产物是水，无污染。 氢气—理想的绿色能源。 氢能将成为未来最理想的能源。
新知学习
氢能汽车
【思考】用电解水的方法制取氢气消耗电能太多， 成本太高。如何以低廉的成本制取氢气呢？
新知学习
C.石油 氢能
D.煤 石油
知能训练
3. 燃料电池是将化学能转化为电能的装置，下列燃料 电池最清洁的是（ C ） A．O2—CH4燃料电池 B．O2—C2H5OH燃料电池 C．O2—H2燃料电池 D．O2—CO燃料电池
知能训练
4.要勤俭现有能源，还要研究开发新能源。新能源是 指（ D ）
①氢能 ②太阳能 ③风能 ④水能 ⑤地热能 ⑥潮汐 能 ⑦电能
实验探究6-1： 1.视察干电池的结构； 2.把一块锌片和碳棒平行插入 盛有稀硫酸的烧杯中，视察现 象并做解释； 现象：锌片表面有气泡生成，碳 棒无变化。
新知学习
正极 负极
碳棒
锌片
稀硫酸
3.用导线将实验2中的锌片和碳棒连接起来，在导线中 间连接一只灵敏电流计，碳棒连接正极，锌片连接负 极，视察现象。 现象：电流计的指针产生偏 转，锌片表面变色，碳棒表 面有气泡产生。 解析：烧杯中产生化学变化， 产生电流，化学能转化为电能。
【教材分析】化学与能源开发_化学_初中_
【教材分析】
“化学与能源开发”是鲁教版（2013年7月第1版）九年级化学第六单元第一节课的课题，本课题共一个课时，本课时教学内容功能和定位：
1.主要知识点有：氢能是未来理想的新能源；氢能源的优点；理想的氢能源循环体系；化学电池；化学反应中的能量转化。
2.在八年级化学的学习中，同学们已经对能源、能源的使用有一定了解，知道化石能源的转化和综合利用至关重要，能源的使用在很大程度上依赖于化学过程，在此基础上，本节课以理想的氢能源和化学电池为知识载体，阐述可再生新能源的开发利用离不开以化学为核心的技术的发展，新能源开发利用离不开化学科学研制的新材料的支持，而通过化学反应可以实现物质的转变，得到新物质或者新材料；化学反应还可以实现能量的转化，使学生认识化学科学在能源开发中的作用，明确化学与能源开发的关系，完善化学科学的价值观、化学能量和能源观，教育学生节约能源、树立环保意识，增强社会责任感。
3.教学重点：
①更好的认识氢能开发的意义，了解理想的氢能源循环体系。
②化学电池中，通过化学反应可以将化学能直接转化为电能。
4.教学难点：如何让学生明确化学能与电能的相互转化。
九年级化学下册第十一单元化学与社会发展第一节化学与能源开发课件(新版)鲁教版
5．可燃冰的化学式为CH4· nH2O。下列关于“可燃冰”的叙述中，
错误的是( A )
A．“可燃冰”不是冰，而是干冰 B．因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作 “可燃冰 ” C．“可燃冰”需要在低温、高压的条件下才能形成
D．“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源
6．氢气是一种理想的新能源，目前只在火箭发射等少数情况下使
归类探究
类型之一 氢能的应用 根据下图提供的信息，下列说法错误的是 B( )
A．借助化学反应，太阳能可转化为电能
B．氢元素在循环过程中，没有发生化学反应 C．水的分解反应需要吸收能量
D．该循环的实现可以有效地缓解能源危机
【解析】由图示可知太阳能可转化为电能，故A正确；氢元素在循环过程 中发生化学反应，故B错误；水的分解反应需要吸收能量，故C正确；该反应 可以减少化石燃料的使用，故D对。
【解析】氢气与太阳能都属于新能源，不会造成污染，但太阳能 是取之不尽的新能源。故选D。 3．下列反应中，由化学能转化为电能的是( B ) A．煤燃烧 B．干电池放电 C．光合作用 D．水电解
【解析】煤燃烧是化学能转化为热能和光能；干电池放电是化学能转变成
电能；光合作用是光能转化成化学能；水电解是电能转化成化学能。故选B。
CH4· 8H2O中CH4的质量分数为________ 。 10%
(2)可燃冰储存的巨大的化学能量最终来自于古代绿色植物通过光合作用 ________ 固定的太阳能。
(3)人类正面临常规能源枯竭的危机，下列有关能源的认识正确的是
ABC ____(填字母序号)。 A．提高能源利用效率 B．积极寻找替代常规能源的新能源 C．自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源
12＋4 【解析】(1)CH4·8H2O中CH4的质量分数为 160 ×100%＝10%。 (2)“可燃冰”储存的巨大的化学能量终来自于古代绿色植物通过光
化学与新能源研发
化学与新能源研发化学科学作为一门关键的基础科学，对于新能源研发有着重要的作用。
随着全球能源需求的不断增长和对传统能源的压力，人们对新能源的研发越来越关注。
本文将探讨化学在新能源领域的应用和研发，并展望未来的发展趋势。
一、太阳能电池太阳能电池作为一种可持续发展的新能源技术，已经广泛应用于日常生活和工业领域。
太阳能电池的核心是光电效应，利用光子的能量转化为电能。
在这个过程中，化学反应起到了关键的作用。
目前，太阳能电池主要有硅基太阳能电池和薄膜太阳能电池两种类型。
硅基太阳能电池使用单晶硅或多晶硅作为材料，其制造过程中需要利用化学方法来提高硅的纯度和晶体质量。
薄膜太阳能电池则采用了化学合成的材料，如铜铟硒薄膜太阳能电池和钙钛矿太阳能电池，在材料的制备和表面修饰等方面都离不开化学的帮助。
二、燃料电池燃料电池是一种将化学能转换为电能的装置，可以利用氢气、甲醇、乙醇等燃料进行反应产生电能。
燃料电池具有高能量转化效率、环境友好、噪音低等特点，被广泛应用于汽车、航空航天和便携式电子设备等领域。
燃料电池的核心是电化学反应，其中涉及到阳极、阴极和电解质等组件。
在燃料电池的研发和制造过程中，化学合成材料的选择、电极催化剂的设计和反应机理的研究都是至关重要的。
化学科学为燃料电池的提高效率和延长寿命提供了技术支持。
三、储能技术随着新能源的不断发展和应用，对能源储存技术的需求也日益增长。
化学在储能技术方面发挥着重要作用，例如锂离子电池和钠离子电池等。
锂离子电池是目前最为成熟的储能技术之一，广泛应用于手机、电动汽车等日常生活中。
锂离子电池的正极材料通常是利用化学方法合成的锂离子盐，如锂铁磷酸盐、锂钴酸盐等。
同时，电池中的电解质和负极材料的研发和改良也依赖于化学科学的支持。
钠离子电池是一种新兴的储能技术，与锂离子电池相比，钠资源更加丰富且成本更低。
化学研究为钠离子电池的正极和负极材料的设计、电解质的优化以及电池循环寿命的提高提供了关键的支持。
化学与能源的关系研究
化学与能源的关系研究能源是人类生产生活中不可或缺的资源，而化学则是能源领域的重要基础和关键技术。
化学与能源的关系紧密相连，两者的相互作用对经济社会发展和环境保护都有着至关重要的影响。
本文将从几个方面探讨化学与能源的关系。
1.化学在能源开发中的作用化学在能源开发中发挥着重要作用。
比如，石油、天然气等化石燃料的利用就离不开化学反应的帮助。
在提炼、加工和利用过程中，都需要通过化学反应来改变原材料的组成和结构，从而使其能够更好地被利用。
此外，化学还可以帮助储存和转化能源，比如通过电化学反应储存电能、合成催化剂来提高能源利用效率等。
化学能源也是近年来备受关注的话题。
化学能源指的是通过化学反应释放或储存能量的方式。
典型的化学能源包括燃料电池、锂离子电池等。
其中，燃料电池可以将化学能转化为电能，而锂离子电池则可以将电能储存起来，以实现节能环保的目的。
2.能源领域中的化学研究能源领域是化学研究的一个重要方向。
近年来，随着环境问题的加剧和能源需求的增长，新型能源的研究也越来越受到关注。
化学研究在这一领域中发挥着重要作用。
燃料电池的研究是一个典型例子。
燃料电池能够将化学能转化为电能，是一种高效、环保的能源转换技术。
但是，燃料电池的商业化应用仍面临着许多挑战，比如耐久性、成本等问题。
因此，化学研究人员利用自己的专业知识和技能，通过对催化剂、电解质等关键部件的改进和优化，来提高燃料电池的性能和稳定性。
另外，化学研究还可以为太阳能、风能等可再生能源的利用提供技术支持。
化学反应在这些能源的转化和储存过程中起着至关重要的作用。
比如，利用化学反应将太阳能转化为电能的太阳能电池，就是化学研究的成果之一。
3.化学研究对能源环境保护的贡献能源的开发和利用不可避免地会对环境产生一定的影响，比如温室气体的排放、空气和水污染等。
因此，为了实现可持续发展，化学研究也要关注能源开发利用与环境保护之间的协调。
化学研究可以帮助开发新型能源，从根本上减少对环境的影响。
化学与能源开发PPT
核能技术的扩散可能导致核武器扩散，对国际安全和稳定构成威胁。
太阳能电池的效率与成本问题
效率提升
目前太阳能电池的转换效率相对较低，需要进一步研发和技术创新 以提高其光电转换效率。
制造成本
目前太阳能电池的制造成本较高，需要进一步降低成本以使其更具 市场竞争力。
稳定性与寿命
太阳能电池的稳定性和寿命也是一个需要解决的问题，以保证其长期 使用的可靠性。
能源开发技术及其发展
煤炭开采技术
包括露天开采和地下开采，提高煤炭 开采效率和安全性。
石油和天然气开采技术
包括勘探技术、钻井技术和采油技术， 提高石油和天然气的开采效率和产量。
核能技术
包括核裂变和核聚变技术，利用核能 发电或制造核武器等。
可再生能源技术
包括太阳能光伏发电、风力发电、水 力发电等技术，提高可再生能源的开 发和利用效率。
化学与能源开发
目 录
• 化学基础知识 • 能源开发概述 • 化学在能源开发中的应用 • 能源开发中的化学问题与挑战 • 未来能源开发的前景与展望
01 化学基础知识
化学基本概念
01
物质
物质是构成宇宙的实物、场等客观实在，所有能量和处在一定相对位置
的物质组成的一个占据一定空间的、具有长时间稳定性质的宏观自然体
离子键
金属键
金属键是化学键的一种，主要在金属中存 在。其主要由自由电子及排列成晶格状的 金属离子之间的静电吸引力组合而成。
离子键是正离子和负离子之间由于静 电引力所形成的化学键。
化学反应与能量转化
氧化还原反应
氧化还原反应是一个反应过程中有电子转移的反应，即有元素化 合价升高的反应。
酸碱反应
酸碱反应是指酸和碱互相交换成分，生成盐和水的反应。
化学与能源利用
化学与能源利用化学是一门研究原子、分子和化学反应的科学。
它在能源利用方面扮演着重要的角色。
通过化学的应用，我们可以开发高效、清洁的能源技术，推动可持续能源的发展。
本文将探讨化学在能源利用方面的应用，并分析其对环境及社会的影响。
一、化学在燃料生产中的应用燃料是现代社会不可或缺的能源形式。
化学在燃料生产中起着关键作用。
例如，通过化学反应，我们可以从石油等化石燃料中提取到燃料，如汽油和柴油。
此外，化学还在生物质能源的转化过程中发挥作用。
通过化学技术，农作物的废弃物和生物质可以转化为生物柴油和生物乙醇，从而实现再利用和资源化。
二、化学在新能源开发中的应用随着可再生能源的发展，化学在新能源开发中扮演着重要的角色。
太阳能是最常见的可再生能源之一。
化学科学家通过合成新型材料，如光伏材料，可以将太阳能转化为电能。
此外，化学还可以在风能和水能等方面进行应用，提高能源的利用效率。
三、化学在能源存储中的应用能源存储是解决可再生能源波动性的关键问题之一。
化学在能源存储中发挥着重要的作用。
例如，化学电池是储存电能的重要技术之一。
锂离子电池作为目前最常见的电池类型之一，应用广泛。
此外，化学还可以通过合成化学储氢材料实现氢能的储存和转化。
四、化学在能源转化中的应用化学可以帮助我们将能源转化为其他形式，从而满足不同场景的能源需求。
在化学催化剂的作用下，我们可以将原料转化为高附加值产品，如石油的催化裂化和合成氨的工业生产。
此外，化学还可以通过电解水制氢技术实现水分解产氢，用于燃料电池等能源系统。
综上所述，化学在能源利用方面发挥着重要的作用。
通过化学技术的应用，我们可以开发出高效、清洁的能源技术，在实现能源转化的同时，减少对环境的影响。
然而，化学应用也存在着一定的挑战和风险，例如化学废物的处理和环境污染问题。
因此，在推动能源利用的同时，我们也应该注重化学科学的可持续发展，寻找更环保、更可持续的能源生产与利用方式。
只有这样，我们才能实现可持续能源的目标，为人类社会的发展做出更大的贡献。
化学工程与化学工艺在新能源开发中的区别
化学工程与化学工艺在新能源开发中的区别在新能源开发领域，化学工程和化学工艺是两个关键的概念。
尽管它们紧密相关，但有着各自独特的特点和作用。
本文将探讨化学工程与化学工艺在新能源开发中的区别，以及它们分别扮演的角色。
一、化学工程化学工程是一门基于化学原理和物理原理，运用化学、物理学和工程学的知识，设计、开发和操作化学过程、设备和系统的工程学科。
化学工程专注于将原材料转化为有用的产品，并考虑如何更有效地进行过程设计、优化和控制。
在新能源领域，化学工程师致力于开发新能源的生产工艺、提高能源转换效率以及减少环境污染。
1. 原料转化化学工程的核心任务之一是将原始原料转化为有用的产品。
在新能源开发中，化学工程师通过利用化学反应和物理处理的技术手段，将可再生能源（如太阳能、风能）转化为可储存和利用的能源形式，如电能、氢能等。
他们需要研究和设计适合的反应装置和催化剂，以提高能源转化效率和产物纯度。
2. 过程设计与优化化学工程师在新能源开发中负责设计和优化化学过程。
他们需要考虑工艺流程、传热与传质、能量平衡以及反应动力学等因素，以确保过程能够稳定、高效地运行。
此外，他们还需要考虑安全性、可持续性和经济性等因素，以使新能源生产具有可行性和可持续性。
3. 过程控制与自动化化学工程师负责开发和实施自动化控制系统，以确保化学过程的稳定和安全运行。
通过使用传感器、仪表和控制算法，他们可以实时监测和调整关键操作参数，以提高生产效率、减少能源损耗和优化产物质量。
自动化控制系统还可以通过实施先进的监测和诊断技术，提前检测和解决潜在的故障问题，从而提高生产过程的可靠性和可控性。
二、化学工艺化学工艺是在化学工程的基础上，加入了更多的实践经验和工艺技术，以解决实际生产中的问题和挑战。
化学工艺强调工艺参数的细化和优化，关注操作步骤和操作条件对产品质量和产能的影响。
1. 实验室与中试在新能源开发中，化学工艺师负责实验室和中试阶段的工作。
他们进行小规模试验，以研究和验证可行性，并确定合适的工艺条件和催化剂。
举例说明化学在能源开发和利用中的作用
举例说明化学在能源开发和利用中的作用
化学在能源开发和利用中起着不可或缺的重要作用。
首先，传统的燃料能源，如汽油和柴油，大部分都是通过化学转化得到的。
这种“经典”的化学过程是从天然气或原油中提取有用成分，然后经过蒸馏、过滤、催化剂或加热转化而成。
同样，更加环保的可再生能源，如风力和太阳能，也是通过反应原理和电化学实现其转化而成的电力。
无论是传统的燃料能源，还是新兴的可再生绿色能源，都需要经过严谨的化学结构的分析和实验，才能最终实现能源的有效转化利用和发展。
此外，化学也广泛地用于新能源的探索和开发，比如液体氢燃料的研制等。
这种科学开发中至关重要的步骤是有效地将废弃物转化为有用的，人们需要根据化学反应原理，以及改善分配、计算、模拟来降低能源消费和提高节能效果。
综上所述，可以说，化学是能源开发和利用的核心和关键，若没有它，新能源的发展无从谈起。
总的来说，化学在能源开发和利用中的作用是不可避免的，它不仅可以帮助我们有效地将原料转变成能量，而且也可以协助我们优化能源效率，从根本上改善能源运用效果，实现新能源的充分利用。
化学与新能源开发的关系
结语
光电化学反应是新能源开发的重要方向之一，光 催化技术的不断创新将为清洁能源的实现提供强 有力的支持。通过光能转化为电能，化学材料在 新能源领域发挥着关键作用，未来光电池技术有 望广泛应用，为可持续发展贡献力量。
● 03
第3章 电化学反应
电解水制氢
电解水制氢是一种将 电能转化为氢气的重 要过程，可用于储能 和燃料电池等领域。 化学催化剂在电解水 制氢过程中可以降低 能耗和提高反应效率。 电化学反应的研究为 氢能源的可持续发展 提供了技术支持。
THANKS
研究方向
新型催化剂设计 纳米材料应用 高温超导材料研究 生物材料利用
挑战与机遇
新能源技术的发展既面临 挑战，也蕴藏着巨大机遇
应用前景
新能源技术的推广应用将 改变未来能源格局
可持续发展
化学材料设计为新能源的 可持续发展提供了新的思 路
● 05
第5章 跨学科合作
化学与物理学的 交叉
化学和物理学在新能 源领域具有重要的交 叉作用，可以共同推 动科学技术的发展。 通过化学和物理学的 相互协作，可以实现 新能源技术的创新和 突破。跨学科合作将 为新能源开发带来更 多可能性和发展机遇。
化学与新能源开发的关系
汇报人：大文豪
2024年X月
第1章 简介 第2章 光电化学反应 第3章 电化学反应 第4章 化学材料设计 第5章 跨学科合作 第6章 总结
目录
● 01
第1章 简介
化学与新能源开发的关系
化学作为一门基础科学，在新能源开发领域扮演 着重要的角色。化学知识可以帮助我们理解能源 转化过程，并且设计高效的能源转换系统。新能 源开发需要跨学科的合作，化学在其中扮演连接 各学科的桥梁。
化学合成与新能源开发
化学合成与新能源开发随着世界人口的增长和工业化的进程，能源需求日益增加，传统能源的供应已经面临着枯竭和环境污染等问题。
因此，开发新能源成为了当今社会的重要课题之一。
化学合成作为一种重要的手段，正在为新能源的开发提供强大的支持。
一、化学合成在新能源开发中的应用化学合成是通过合成反应从原料中合成所需的化合物或材料。
在新能源开发中，化学合成被广泛应用于以下几个方面：1.1 人工合成燃料化学合成技术可以将可再生能源转化为高效、清洁的燃料。
例如，通过催化剂的作用，可以将太阳能或风能转化为氢气燃料，该燃料在燃烧过程中不会产生二氧化碳等有害气体。
此外，化学合成还可以通过合成液体燃料或电池材料，为新能源的利用提供更多样化的选择。
1.2 合成光伏材料光伏材料是将太阳能转化为电能的材料。
通过化学合成技术，可以制备出高效的光伏材料，如铜铟硒薄膜太阳能电池。
这种材料可以通过溶液法、热蒸发法等化学合成的方法得到，并具有高效率、低成本等优势，为新能源开发提供了良好的应用前景。
1.3 制备储能材料能源储存是新能源开发中面临的一个重要问题。
化学合成技术可以用于制备高性能的储能材料，如锂离子电池的正负极材料、氢储氢材料等。
通过化学合成，可以控制材料的结构和性能，提高储能材料的能量密度和循环寿命，为新能源的大规模应用提供可靠的支持。
二、化学合成在新能源开发中的挑战与机遇虽然化学合成在新能源开发中具有广阔的应用前景，但也面临着一些挑战。
首先，化学合成的过程通常需要高温、高压等条件，这对反应设备和催化剂提出了较高的要求。
其次，一些化学合成过程中可能产生有害物质或废弃物，对环境造成污染。
然而，化学合成也带来了许多机遇。
随着新材料合成技术的发展，可以设计出更高效、更环保的合成方法，提高反应产率和选择性。
此外，新型催化剂和反应器的研发也为化学合成提供了新的机遇，有望实现更低能耗、更可持续的合成过程。
三、化学合成与新能源开发的研究进展目前，化学合成与新能源开发的研究进展如下：3.1 新型催化剂的研发催化剂是化学合成中的关键因素，能够提高反应的速率和选择性。
掌握化学在新能源开发中的应用
掌握化学在新能源开发中的应用随着全球能源需求的不断增长和对环境保护的迫切需求，新能源的开发和利用成为当今世界的热门话题。
化学作为一门基础科学，在新能源开发中发挥着重要的作用。
本文将探讨化学在新能源开发中的应用，并重点介绍化学在太阳能、氢能和生物质能源方面的贡献。
一、太阳能的利用太阳能是一种清洁、可再生的能源，化学在太阳能的利用中发挥着重要的作用。
化学能够帮助我们制备高效的太阳能电池，将太阳能转化为电能。
太阳能电池的核心是光电效应，通过化学材料的选择和设计，可以提高太阳能电池的效率和稳定性。
例如，硅材料是目前最常用的太阳能电池材料之一，通过化学方法可以改变硅材料的结构和性质，提高其对太阳光的吸收能力和电荷传输效率。
此外，化学还能帮助我们开发太阳能的储存技术。
由于太阳能的不稳定性和间歇性，如何将太阳能储存起来以供不同时间段使用成为一个挑战。
化学能够帮助我们设计和合成高效的太阳能储存材料，如太阳能电池、太阳能燃料电池和太阳能催化剂等。
这些材料能够将太阳能转化为化学能，并在需要时释放出来。
通过化学的手段，我们可以实现太阳能的长期储存和高效利用。
二、氢能的开发氢能作为一种高效、清洁的能源，具有巨大的潜力。
化学在氢能的开发中发挥着重要的作用。
首先，化学能够帮助我们制备高效的氢能储存材料。
氢气是一种轻便的能源，但在常温常压下，氢气的密度非常低，储存和运输都面临很大的挑战。
通过化学方法，我们可以设计和合成高效的氢储存材料，如金属有机框架材料和氢化物等。
这些材料能够吸附和储存大量的氢气，为氢能的利用提供便利。
其次，化学还能帮助我们开发高效的氢能转化技术。
氢气可以作为一种清洁的燃料，通过与氧气反应产生水和释放能量。
化学能够帮助我们设计和合成高效的氢能转化催化剂，如铂、钯和镍等金属催化剂。
这些催化剂能够促进氢气与氧气的反应，提高反应速率和能量转化效率。
通过化学的手段，我们可以实现氢能的高效利用和可持续发展。
三、生物质能源的利用生物质能源是一种可再生的能源，化学在生物质能源的利用中发挥着重要的作用。
化学技术在新能源开发中的重要应用技巧
化学技术在新能源开发中的重要应用技巧随着全球能源危机的日益严重，新能源的开发成为了人们迫切关注的问题。
而化学技术正是在新能源开发中起着举足轻重的作用。
本文将探讨一些化学技术在新能源开发中的重要应用技巧，展现了化学在可持续发展方面的巨大潜力。
一、储能技术新能源的开发最重要的问题之一就是如何储存和利用能源。
化学技术提供了多种储能技术，其中最重要的一种是电池技术。
电池是一种将化学能转化为电能的设备，广泛应用于电动车、备用电源等领域。
随着化学技术的发展，新型电池技术如锂离子电池、燃料电池等涌现出来，大大提高了储能效率和可再生能源的利用率。
二、催化技术催化技术是化学技术在能源开发中的另一个重要应用领域。
催化剂可以加速化学反应速率，减少反应温度和能源消耗，提高化学反应的选择性和效率。
在新能源开发中，催化技术被广泛应用于石油炼制、生物质转化、氢能源产生等过程中。
例如，催化剂在生物质转化中可以将废弃物转化为生物酒精燃料，实现资源的高效利用。
三、光催化技术近年来，光催化技术作为一种新型的化学技术，被广泛应用于太阳能光电转换和水分解制氢等领域。
通过光催化剂的作用，可以利用太阳能将吸收的光能转化为化学能，实现能量的转换和储存。
光催化技术在新能源开发中具有巨大的应用潜力，可以实现能源的有效利用和减少对传统能源的依赖。
四、纳米材料技术纳米材料技术是近年来兴起的一项前沿技术，也在新能源开发中得到广泛应用。
纳米材料具有极高的比表面积和优异的光电性能，可以应用于太阳能电池、燃料电池、储氢材料等领域。
通过设计和合成纳米材料，可以提高能源转化的效率和储存容量，推动新能源技术的发展。
五、生物技术生物技术是一项将生物学和化学技术相结合的前沿领域，也在新能源开发中发挥着重要的作用。
例如，通过生物技术可以利用微生物将有机废物转化为生物燃料，实现资源的循环利用。
此外，生物技术还可以通过基因工程等手段改造植物细胞，提高生物质的产量和质量，为生物能源的开发提供了新的途径。
2022年鲁教版化学九下《第一节化学与能源开发》精品公开课课件
太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。
太阳能
水能
风能
氢能
新能源
核能
潮汐能
地热能
生物质能
二、清洁高效的氢能
（1）氢气作为能源，有哪些优点？ （2）氢能源还没有得到广泛应用的原因。
1.氢能源的优点
（1）放热量高。每升氢气燃烧放出的热量为 1 千克汽油燃烧放 出的热量的3－4倍。
（2）清洁无污染。 氢气在燃烧过程中，产物只有水，不会造 成环境污染，因而又被称为“清洁燃料”。
(H2) (O2)
同
之
条件为点燃
条件为通电
处
生成水放出热量 电解水需要消耗电能
相互 关系
两个反应的反应物与生成物正好相反
理想的高能燃料
➢ 氢气的用途
氢气是高能清洁燃料。 原因： • 热值高。 • 燃烧后的产物为水，不污染环境。 • 是理想的可再生能源，可以水为原料来制取。
理想的高能燃料 ➢ 氢气的用途
中国节能产 品认证标志
（1）中间是一个汉字“节”，代 表“节能”；
（2）“节”的“横”和外面的圆 圈组成了一个大大的字母“e”，代 表能源（energy）；
（3）整体图案为蓝色，象征着人 类通过节能活动恢复并保持天空和 海洋于的蓝色。
3.新能源的开发
（1）新能源的特点
①蕴藏丰富； ②安全、干净，不会威胁人类和破坏环境； ③在自然界中可以不断再生。
氢气的化学性质—可燃性
➢ 实验探究氢气的爆炸
实验 操作
取一个无盖，底部钻一小孔的塑料（纸） 筒或杯，用纸团堵住小孔，开口一端朝下 ，通入一会儿氢气，使筒里的气体为氢气 和空气的混合气。把筒拿到安全的地方， 拔掉堵孔的纸团，用燃着的木条在小孔处 点火（为安全起见，点火时人要离远一点 ），注意观察实验现象
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• 6、自然界中以现成的形式提供的能源称为一级能源，需依靠其他能源间接 制取的能源称为二级能源。如氢气是高效、无污染的二级能源，是因为自然 界中现成的氢气很少，下列叙述正确的是（ ） • A.天然气属于一级能源 B.一氧化碳属于二级能源 • C.家用电器使用的电能属于一级能源 D.风能属于二级能源 • 7、由于近年来国际原油价格不断攀升，国家有关部门2004年10月做出决 定，扩大“乙醇汽油”的试点范围。“乙醇汽油”中的乙醇（C2H5OH） 可用高粱、玉米、薯类为原料，经过发酵蒸馏制得。同时，由于能源价格的 上涨，部分城镇居民的生活方式受到影响，昔日常用的蜂窝煤因价格低廉又 受到人们的青睐。请回答： • ⑴煤燃烧所产生的空气污染物有___________________等。 • ⑵乙醇是一种绿色能源，完全燃烧生成水和二氧化碳，写出其燃烧的化学方 程式： • _____________________________________________________ ________________ • ⑶为减缓日趋严重的能源危机，请你提出一条具体的合理化建议： ____________。
人类利用能源的三个阶段： 1、柴草时期 2、化学能源时期 3、多能源结构时期 煤炭、石油、天然气
目前人类所能够使用的能源形式
太阳能、潮汐能、地热能、 核能、风能。
1、能源的分类
2、氢能的优点 氢气的燃烧值大，且燃烧后生成水 ，产物是水无污染， 制取的原料来源广泛。 3、尚未解决问题 氢气的廉价制取 氢气的贮存和运输
谢谢大家！
以氢燃料电池为动力的客车现在在北京的部分公交线 路试运行。和普通客车不同的是，氢燃料客车运行过 程中不排放任何有害气体，称为“零排放”汽车，其 原因是 ___________________。
二、应用广泛的化学电池
干电池
锂电池
汽车用的蓄电池
1、电池的特点
体积小 电容量大 移动方便
干电池剖面图学知来自目标习目标
1.通过分析氢气用作燃料的优点，使学生认识到氢能是未来最理 想的能源； 2.知道化石燃料对人类生产、生活的重要意义，认识化学在开发 新能源、 提高能源转化率等方面的重要性。 能力目标 1.通过实验探究培养学生分析、观察、实验设计、实验操作等能 力。 2.通过比较、分析得出氢能源的优越性，及理想的氢能源循环体 系。 情感目标 1.增强学生的能源意识，强化学生关心自然、关心社会的责任 感。 2.认识能源和环境问题的重要性，培养节能和环保意识。
2、电池的能量转化
化学能转化为电能
物质的化学能可以转化为 光能、热能、电能
达标测评题目
• • • • 1、绿色能源是理想的能源，不会造成环境污染，下列不属于绿色能源的是 （ ） A、风能 B、太阳能 C、煤 D、氢能源 2、煤、石油、天然气被称为化石燃料，是不可再生的能源。 ⑴天然气的主要成分是_________，写出该主要成分在空气中充分燃烧的化学方 程式： __________________________________________________________ _________ ⑵分别写出一种煤、石油加工后可以用作燃料的产品：煤：_____；石油：____； 3、氢气是一种清洁能源，以氢燃料电池为动力的汽车已在北京试运行。 ⑴氢气燃烧的化学方程式为 ______________________________________________ ⑵从质量守恒定律观点看，水可作为制取氢气的原料，其原因是 _______________ ⑶目前，开发利用氢能源的困难之一是 ____________________________________。 4、我们的生活离不开能源，下列做法利用了化学能的是（ ） A.使用干电池 B.利用火力发电 C.使用太阳能热水器 D.开发温泉浴 5、一种新型“绿色电池－燃料电池”，是把H2、CO、CH4等燃料和空气不断输 入，直接氧化，使化学能转化为电能，被称为21世纪的“绿色发电站”，这三种 气体可以作为燃料的原因是（ ） A.都是无毒、无害气体 B.都可燃烧，并放出大量热 C.燃烧产物均为二氧化碳和水 D.均在自然界中大量存在
目前全世界使用的能源90% 取自化石燃料，即 煤炭、石油和天然气，它们经历了上亿年的时 间才得以生成，因此是不可在生能源。 从探明的储量分析，现在地球上的煤炭、石油 和天然气的总储量分别为： 石 油：1万亿桶
天然气：120万亿立方米 煤 炭：1万亿吨
按照全世界对化石燃料的消耗速度计算，这些能源可供 人类使用的时间大约还有：
储量有限的化石燃料
中国节能标志
说明：中间是一个 汉字“节”，代表 “节约”；“节” 的“横”和外面的 圆圈组成了一个大 大的字母“e”，代 表能源（能源的英 文 单 词 energy 的 第 一个字母）。整体 图案为蓝色，象征 着人类通过节能活 动还天空和海洋于 蓝色。
大庆油田
从1960年至2002年累计生产原油17多亿吨。 27年稳产在5000万吨/年以上。 1997年最高产量为5600万吨/ 年 2002年为5013万吨/年 2003年计划产量4830万吨/年 进入递减开采期。 ——化工报2003-1-18-
• 8、第28届国际地质大会提供的资料显示：海底蕴藏着大量的天 然气水合物，俗称“可燃冰”。“可燃冰”是一种晶体，晶体中 平均每46个H2O分子构建8个笼，每个笼内可容纳一个CH4分子， 另外2个笼被游离的H2O分子填充。则“可燃冰”平均分子组成 可表示为（ ） • A、3CH4· H2O B、CH4· 3H2O C、CH4· H2O D、 CH4· 8H2O