化学校本课程之《新能源与材料》
新能源材料课程内容
新能源材料课程内容新能源材料课程是一门涉及能源领域的重要学科，它研究的是新型能源材料的制备、性能和应用。
新能源材料是指那些能够高效转化和储存能源的材料，如太阳能电池、燃料电池、储能材料等。
本文将从材料的种类、制备方法、性能表征以及应用领域等方面介绍新能源材料课程的内容。
一、新能源材料的种类新能源材料的种类繁多，主要包括太阳能材料、燃料电池材料、储能材料和新型传感器材料等。
太阳能材料主要用于太阳能电池的制备，如硅材料、钙钛矿材料等；燃料电池材料用于燃料电池的阴、阳极催化剂的制备，如贵金属催化剂、过渡金属氧化物等；储能材料用于电池、超级电容器等能量存储器件，如锂离子电池正负极材料、超级电容器电极材料等；新型传感器材料用于环境监测、生物传感等领域，如气敏材料、生物传感器材料等。
二、新能源材料的制备方法新能源材料的制备方法多种多样，常见的有溶液法、气相法、固相法和纳米材料制备法等。
溶液法是指通过在溶液中溶解相应的前驱体，再通过溶剂挥发或溶液蒸发的方式制备材料；气相法是指通过气相反应在气氛中制备材料，如化学气相沉积法、物理气相沉积法等；固相法是指通过固体相互反应制备材料，如固相烧结法、固相反应法等；纳米材料制备法是指通过控制材料的尺寸和形貌来制备纳米级材料，如溶胶-凝胶法、热分解法等。
三、新能源材料的性能表征新能源材料的性能表征是评价材料性能的重要手段，常见的表征方法包括结构表征、电化学性能表征和光学性能表征等。
结构表征主要通过X射线衍射、扫描电子显微镜等手段来分析材料的晶体结构、形貌和尺寸等；电化学性能表征主要通过电化学工作站来测试材料在电化学反应中的电流-电压曲线、电化学阻抗谱等来评价材料的电化学性能；光学性能表征主要通过紫外可见光谱、荧光光谱等手段来研究材料的光吸收、发射和传输等性能。
四、新能源材料的应用领域新能源材料的应用领域广泛，涵盖了能源领域的各个方面。
太阳能材料主要应用于太阳能电池领域，用于太阳能光伏发电；燃料电池材料主要应用于燃料电池领域，用于替代传统燃料发电；储能材料主要应用于电池、超级电容器等储能器件，用于能量存储和释放；新型传感器材料主要应用于环境监测、生物传感等领域，用于检测和传感特定的物质和信息。
《新能源材料》课程教学大纲
《新能源材料》课程教学大纲课程编号：0807000965英文名称：Materials in New Energy Technology学分：1.5总学时：24。
其中，讲授24学时，实验0学时，上机0学时，实训0学时。
适用专业: 风能与动力工程本科专业先修课程：大学物理、能源工程概论、风力机设备材料。
一、课程性质与教学目的1．课程性质：本课程是风能与动力工程专业的一门专业选修课程。
2．教学目的：通过本课程的教学，使学生了解太阳能、氢能、核能、风能等新能源领域的新能源材料，熟悉我国新能源材料的现状及国内外的新技术、新成果，掌握新能源及新能源材料的相关知识及发展动态。
二、基本要求学生通过本课程的学习，应能了解新能源开发的必要性以及材料在新能源开发中所起的关键作用；熟悉太阳电池、太阳能光热转换、锂离子电池、镍氢电池、超级电容器、燃料电池、储能材料等基本原理和关键材料；掌握风电叶片复合材料的设计与成型工艺。
三、重点与难点1．重点：太阳电池材料、锂离子电池材料、燃料电池材料、风电叶片复合材料2．难点：太阳能光电、光热转换原理；太阳能电池、锂离子电池及燃料电池的原理；新型储能材料的原理四、教学方法本课程采用课堂讲授、多媒体教学相结合的教学方法。
五、课程知识单元、知识点及学时分配见表1。
六、实验、上机与实训教学条件及内容无。
七、作业要求本课程教学过程中，可写一篇关于新能源材料发展动态的综述性论文。
八、考核方式与要求本课程为考查课程。
课程考试方式为开卷考试。
学习成绩采用百分制记分。
1. 知识考核占总成绩的60%，主要采用期末开卷考试的方式评定。
期末考试可采用开卷考试形式。
2. 能力考核占总成绩的40%，其中根据作业、质疑、课堂讨论和自由选题报告等能力、素质评定。
九、教材与主要参考书1. 推荐教材：[1] 艾德生．新能源材料——基础与应用[M]．北京：化学工业出版社，2010.2. 主要参考书：[1] 陈军，袁华堂. 新能源材料[M]. 北京：化学工业出版社，2003.。
【课程思政教学案例】《新能源材料》课程
一、课程简介1.面向对象：材料科学与工程专业2.开设目的：开设本课程的目的是开阔学生的视野，让学生较为全面地了解新能源材料的基础知识，熟悉其性能、设计方法和制备策略，了解有关功能新能源材料研究的方法和应用实例，从而对新能源材料化学有比较全面完整的认识；使学生具备运用新能源材料的基础理论分析问题和解决问题的能力，具有创新思维方式和较强的创新精神，具备研究开发新型表面处理技术的能力。
3.主要内容：新能源是最近几年数个学科相互交叉而发展形成的一门新兴学科，主要介绍新能源材料的基本概念、分类、各种新能源材料的发展简史、结构特征及性能、制备工艺、研究前沿及应用领域，具体内容有能源概述、能源物理化学、太阳能电池材料、氢能材料、电化学能源材料、其他新能源技术等。
4.课程特色：本课程采用模块化结构，每个教学模块选取来自生产或生活实际的实例，以任务驱动设置若干教学单元。
在完成每一个知识环节中帮助学生获取经验与方法，并渗透理论知识的讲授。
课程采用理论传授教学方式，以多种教学形式注重学生知识能力和职业能力的培养。
采用的主要教学方法有多媒体讲授法、讨论法、读书法、演示法、现场指导法等，将素质教育贯穿整个教学过程中。
二、课程挖掘的思政资源分析本课程可以发掘诸如发展新能源的背景概述、锂电池发展历史与前沿、我国太阳能电池产业的发展与意义等含有思政元素的内容。
(1)发展新能源的背景概述。
该知识内容将能源知识与国际环境、国家安全、政治政策、中国历史及文化等内容融合在一起，使学生充分了解能源与文明之间的联系，培养学生的节能环保意识、可持续发展理念和创新思维，激发学生的民族自豪感和自信心，培养学生的家国情怀和使命担当。
文明是社会进步的重要标志，社会主义核心价值观之一，是实现中华民族伟大复兴的重要支撑。
钻木取火是人类利用能源进入文明时代的一种象征。
人类的文明离不开对能源的利用与发展。
课程从这一点出发，将学生带入能源世界。
利用中国古代的火药发明、钻木取火、水车灌溉等例子增强学生的民族自豪感和对中国优秀历史文化的热爱，并培养学生的创新意识，鼓励他们勇于创新。
《新能源材料与技术》课程教学实践与探索
因素 专 业选 修课 强
调 知识 的 系统 性 、 完
整 性 ．重 视 研 究 兴 趣
电 池
识 、 理论和新 技术于 一体 。 文结合本人 讲授《 新 本 新能 源材料 与技术 》 课程 的体会 。 初步探 讨 了该课程 的教 学内容 、 学方 教
法 和 考 试 方 式 的 优 化 和 改 革 ． 提 高 该 课 程 的教 学 质 量 和 教 以
《 新能源材料与技术》 课程教学实践与探索
李品将 法 文 君
（ 昌 学 院 河 南许 昌 许
摘要
４ １０ ） ６ ０ ０
《 能 源 材 料 与 技 术 》 为 适 应 新 能 源 材 料 产 业 的 发 展 而 开 设 的 一 门专 业 选修 课 程 。探 讨 该 课 程 的教 学 内容 、 法 新 是 方
新能源材料技术教学大纲.doc
新能源材料技术教学大纲学时：32 学分：2教学大纲说明一课程的目的和任务《新能源材料技术》是材料物理与化学和材料工程硕士专业的一门专业选修课程，课程教学的任务与目的是使学生掌握锂离子电池关键正负极材料、以质子交换膜型和中温固体氧化物为代表的燃料电池材料、硅半导体材料为代表的太阳能电池材料以及铀、氧、氤为代表的反应堆核能材料的相关知识及应用。
扩大专业知识面，为将来从事相关技术工作打下初步基础。
二、课程的基本要求通过本课程的教学，力图使学生达到：1、能体现学科专业发展的前沿。
本课程力图在《材料科学基础》和《材料化学》等学科的基础上，探索新能源领域中相关无机材料的制备和应用，课程的深度和广度能体现学科专业发展的前沿。
2、掌握电动汽车用动力电池材料的关键技术，采用新技术和工艺方法，合成新物质和新材料。
3、掌握锂离子电池材料、燃料电池材料、薄膜太阳能电池材料和核能材料的相关知识及应用。
三、与其它课程的联系与分工新能源材料是一类非常重要的新型无机材料，学生学习本门课程之前应学习《材料化学》、《材料科学基础》、《材料热力学》等专业课程。
而通过本门课程的学习，学生可以深化对其他课程所学知识的理解。
四、课程的内容与学时分配章次内容总学时数课堂讲授时数实验时数绪论22一锂离子电池材料1010二燃料电池材料88三太阳能电池材料88四核能材料44总学时数3232五本课程的性质及适应对象材料类硕士研究生各专业选修教学大纲内容绪论（2学时）教学内容：人类社会对能源的需求与面临的挑战，新能源与新能源材料，新能源材料的主要进展教学提示：本章重点在于让学生了解和掌握新能源与新能源材料的概念，新能源材料的主要进展。
第一章锂离子电池材料（10学时）教学内容：锂离子电池概述，负极材料，正极材料，电解质材料，锂离子电池的应用教学提示：本章重点在于让学生了解和掌握锂离子电池的概念，掌握锂离子电池负极材料，正极材料，电解质材料，隔膜材料的各自特点及其在锂离子电池中的应用。
新能源材料课本及考试内容总结
第一章1.能源按形成方式不同分为一次能源和二次能源；按循环方式不同分为可再生能源和不可再生能源；按使用性质的不同分为含能体能源和过程能源；按环境保护的要求分为清洁能源和非清洁能源；按现阶段的成熟程度分为常规能源和新能源。
2.新能源：相对于常规能源而言，以采用新技术和新材料而获得，在新技术基础上系统的开发利用的能源。
3.新能源：太阳能、氢能、核能、生物质能、化学能源、风能、地热能、海洋能、可燃冰。
第二章4.金属氢化物镍电池的工作原理金属氢化物镍电池的正极活性物质采用氢氧化镍，负极活性物质为储氢合金，电解液为碱性水溶液，其基本电极反应为：M为储氢合金，MH为储有氢的储氢合金。
5.储氢合金电极材料的主要特征：（1）储氢合金的可逆储氢容量较高，平台压力适中，对氢的阳极氧化具有良好的电催化性能（2）在氢的阳极氧化电位范围内，储氢合金具有较强的抗氧化性能（3）在强碱性电解质溶液中，储氢合金组分的化学状态相对稳定（4）在反复充放电循环过程中，储氢合金的抗粉化性能优良（5）储氢合金具有良好的电和热的传导性（6）合金的成本相对低廉6.目前研究的储氢合金负极材料主要有AB5型稀土镍系储氢合金、AB2型Laves相合金、A2B型镁基储氢合金以及V基固溶体型合金等类型。
7.影响AB5型储氢合金电极材料性能的因素：（1）合金的化学成分与电极性能a.【A侧元素优化】单一稀土元素对合金电极性能影响：N d活化性能好放电容量高但循环稳定性差，Pr La活化性能放电一般但循环稳定性好，Ce活化性能差放电容量差但循环稳定性较好二元合金La最重要的吸氢元素，Ce放电容量降低循环稳定性改善，Pr改善活化性能及循环稳定性，Nd显著改善合金活化性能【优化调整混合稀土中的La和Ce两种主要稀土元素的比例是进一步提高储氢电极合金性能的重要途径】b.【B侧元素优化】Co时改善AB5型储氢合金循环寿命最为有效的元素，但价格贵，替代Co：Mn Al（2）合金的表面改善处理与电极性能（表面包覆处理、表面修饰（疏水有机物）、热碱处理、氟化物处理、酸处理、化学还原处理）（3）合金的组织结构与电极性能8.影响高密度球形Ni（OH）2电化学性能的因素:（1）化学组成的影响（放电容量与镍含量成正比）（2）粒径与粒径分布的影响（3）表面状态的影响（4）微晶晶粒尺寸及缺陷的影响第三章9.锂离子电池的工作原理答：充电过程中，锂离子从正极材料中脱出，通过电解质扩散到负极，并嵌入负极晶格中，同时得到由外电路从正极流入的电子，放电过程则与之相反。
新能源材料 第一章 绪论
绪论
1.3 &1.4 新能源材料及其发展方向 ①超导材料
超导现象
磁悬浮列车 超导计算机
绪论
1.3 &1.4 新能源材料及其发展方向 ②能源材料
能源材料主要有太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物电池材料等。
最近进展具体如下： 1、太阳能电池：钙钛矿材料等； 2、储氢材料：金属有机框架材料、金属化合物等； 3、固体氧化物电池材料：固体电解质、阴极材料等； 4、固态锂离子电池：固体电解质、锰基层状化合物等； 5、燃料电池：有机质子交换膜、碱性交换膜等；
形状记忆合金
绪论
1.3 &1.4 新能源材料及其发展方向 ④磁性材料
磁性材料可分为软磁材料和硬磁材料两类。 软磁材料是指那些易于磁化并可反复磁化的材料,但当磁场去除后,磁性即随之消失。 这种材料在电子技术中广泛应用于高频技术。如磁芯、磁头 存储器磁芯;在强电技术中可 用于制作变压器、开关继电器等。目前常用的软磁体有铁硅合金 铁镍合金、非晶金属。 永磁材料(硬磁材料)经磁化后,去除外磁场仍保留磁性,其性能特点是具有高的剩磁、高 的矫顽力。利用此特性可制造永久磁铁,可把它作为磁源。如常见的指南针、仪表、微电 机、电动机、录音机、电话及医疗等方面。永磁材料包括铁氧体和金属永磁材料两类。铁 氧体的用量大应用广泛、价格低,但磁性能一般,用于一般要求的永磁体。金属永磁材料已 用于高性能扬声器、电子水表、核磁共振仪、微电机、汽车启动电机等。
对于家里有矿的大佬：
1、新能源相关的投资（如股票），学习本门课程，将学会一些基本辨别的水平。 2、上述两条同样适用。
对于想或者以后无意间从事相关工作的同学：
1、本门课的学习将提供一个基础的认识，并提供相关实践机会。 2、本门课也可为想读新能源相关的研究生专业提供学术基础知识。
新能源材料
《新能源材料》课程教学大纲一、课程基本情况二、课程性质与作用《新能源材料》是光电技术学院材料物理专业的一门专业方向选修课程。
本课程介绍新能源材料的基础与应用方面的基础知识，涉及锂离子电池材料、燃料电池材料、太阳能电池材料等领域。
通过本课程的学习，使学生了解新能源材料领域的基础知识和前沿动态，为以后从事新能源领域的相关研究及进行新能源技术与工程方面的工作提供理论指导。
同时，也为学生进行后续课程《硅材料与晶圆技术》的学习打下理论基础。
本课程与《信息功能材料》、《电子陶瓷材料》、《磁性功能材料》及相关后续课程一起培养了学生在功能材料的设计、制备与性能方面的核心基础知识及工程能力，为本专业工程实践一级和二级项目顺利开展提供理论与研究方法的指导。
三、培养目标与标准通过本课程的学习，使学生了解新能源材料的基本类型和特点，初步掌握新能源材料工程基础知识、原理和技术，具有初步的功能材料研究和设计能力，为将来学生进行新材料的利用与开发奠定理论基础，同时也为学生以后从事新能源领域的相关工作提供必备的工程基础知识。
本课程具体完成培养方案中以下指标，重点完成指标1.3、2.1、4.4。
获得知识，侧重知识的获取，没有实训要求。
T：讲授，指教、学活动中由教师引导开展的基础测试或练习，匹配有课程讨论、课后研讨等环节。
U：运用，指以学生为主导，通过实践而形成的对完成某种任务所必须的活动方式，匹配有课程的三级项目或其它实践环节。
四、理论教学内容与学时分配五、实践教学内容与学时分配本课程开出的实践项目详见下表：六、学业考核七、其他说明建议后续课程选修《硅材料与晶圆技术》。
撰写人：院（部、中心）教学主管签字（盖章）：年月。
化学校本课程之《新能源与材料》
化学校本课程之《新能源与材料篇》课程说明我国传统能源面临的紧缺危机越来越凸显，煤炭、石油和天然气都是不可再生的能源，开发利用新能源将缓解能源危机，并且对于我国的节能减排具有现实性的重大意义。
世界上各个国家都在角逐新能源，为自身寻找可持续发展的能源战略，加快满足经济发展中必需的能源。
另外，气候变化要求我们开发清洁能源，传统能源对环境的污染不容质疑，气候变化问题已经敲醒了警钟，是全世界人民所面临的共同问题。
这里让你看一些新能源的资料，从中可以学到很多新能源的知识，帮助你了解我国开发新能源的重大意义。
课程目标通过本课程的学习，让学生了解我国的能源现状，应如何合理利用传统能源，意识到开发新能源的重要意义。
课程目录专题一新能源------------------------------------ 2专题二材料 ------------------------------------ 8新能源与材料在上个世纪，人类使用的能源主要有三种，就是煤炭、石油和天然气。
而根据国际能源机构的统计，假使按目前的势头发展下去，不加节制，那么，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有240年、40年和50年了。
四五十年，从人类历史的角度来看，实在是非常非常的短促；试想一下，对于今天20来岁的年轻人来说，到他们六七十岁的时候，如果地球上已经没有石油和天然气可用，我们能不为此感到惊愕吗？所以，开发新能源，替代上述三种传统能源，迅速地逐年降低它们的消耗量，已经成为人类发展中的紧迫课题。
专题一新能源新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。
指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核能等。
新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部深处所产生的热能。
相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。
新能源材料与无机化学
新能源材料与无机化学《新能源材料与无机化学》嘿，同学们！今天咱们来聊聊无机化学里那些超级有趣的化学概念，这可和新能源材料有着千丝万缕的联系呢。
咱们先来说说化学键吧。
化学键就像是原子之间的小钩子，把原子们连接在一起，组成各种各样的分子和物质。
这里面有两种常见的小钩子，一种是离子键，一种是共价键。
离子键呢，就好比是带正电和带负电的原子像超强磁铁一样吸在一起。
比如说氯化钠（NaCl），钠原子（Na）容易失去一个电子变成带正电的钠离子（Na⁺），氯原子（Cl）容易得到一个电子变成带负电的氯离子（Cl⁻），这一正一负就像磁铁的两极，“嗖”的一下就吸在一块儿啦。
而共价键呢，就是原子们共用小钩子连接起来的。
就像两个小伙伴一起拉手，谁也不把小钩子完全拿走，而是共享。
比如说氢气（H₂），两个氢原子（H）各拿出一个小钩子，然后一起共用这两个小钩子，这样就形成了氢气分子。
接下来咱们看看化学平衡。
这化学平衡就像是一场拔河比赛。
反应物和生成物就像是两队人，一开始的时候，可能反应物这边人多力气大，反应就朝着生成物那边进行得比较快，就像拔河开始时一方猛拉绳子。
但是慢慢地，生成物这边的“力量”也会增长，到最后啊，正反应和逆反应的速率就相等了，就好像两队人都使出了同样大小的劲儿，绳子就不动了，这时候反应物和生成物的浓度也不再变化了，这就是化学平衡的状态。
再来说说分子的极性。
这个呀，咱们可以把分子想象成小磁针。
就拿水（H₂O）来说，水是极性分子。
水分子里氧原子那一端就像小磁针的南极，带负电，氢原子那一端就像北极，带正电。
而二氧化碳（CO₂）呢，它是直线对称的分子，就像两个一样重的人坐在跷跷板两端，非常平衡，它就是非极性分子，没有像水那样明显的正负电两端。
还有配位化合物，这个可有意思了。
咱们可以把中心离子想象成聚会的主角，周围的配体呢，就像是来参加聚会并且提供孤对电子共享的小伙伴。
比如说[Cu(NH₃)₄]²⁺这个配位离子，铜离子（Cu²⁺）就是主角，氨分子（NH₃）就是那些带着孤对电子的小伙伴，它们围绕在铜离子周围，形成了一个特殊的结构。
高中化学新能源教案
高中化学新能源教案
教学内容：新能源
教学目标：
1. 了解新能源的种类和特点；
2. 掌握新能源在环境保护和可持续发展方面的重要性；
3. 能够讨论新能源的优缺点以及未来发展方向。
教学步骤：
一、导入
1. 让学生观看一段介绍新能源的视频，引发学生对新能源的兴趣。
2. 提出问题：你知道什么是新能源吗？新能源有哪些种类？
二、学习新能源的种类和特点
1. 讲解太阳能、风能、地热能、生物质能等新能源的概念和特点。
2. 展示各种新能源的实际运用案例，让学生理解新能源在生活中的重要性。
三、新能源与环境保护
1. 讨论传统能源对环境的危害，以及新能源在环境保护方面的作用。
2. 分组讨论，总结新能源在减少温室气体排放、保护生态环境等方面的优势。
四、新能源的发展前景
1. 引导学生探讨新能源的优点和挑战，思考未来新能源的发展方向。
2. 分析新能源在解决能源危机、促进经济发展等方面的潜力。
五、总结与检测
1. 对新能源的种类、特点、环境保护作用和发展前景进行总结。
2. 设计相关测试题目，检测学生对新能源知识的掌握程度。
教学反思：
本节课主要介绍了新能源的种类和特点，让学生了解新能源在环境保护和可持续发展中的重要性。
通过讨论和分析，引导学生深入思考新能源的发展前景，培养学生的环保意识和
创新思维。
希望学生在今后的学习和生活中能够更加关注新能源的发展，为建设美丽家园贡献自己的力量。
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化学校本课程之《新能源与材料篇》课程说明我国传统能源面临的紧缺危机越来越凸显，煤炭、石油和天然气都是不可再生的能源，开发利用新能源将缓解能源危机，并且对于我国的节能减排具有现实性的重大意义。
世界上各个国家都在角逐新能源，为自身寻找可持续发展的能源战略，加快满足经济发展中必需的能源。
另外，气候变化要求我们开发清洁能源，传统能源对环境的污染不容质疑，气候变化问题已经敲醒了警钟，是全世界人民所面临的共同问题。
这里让你看一些新能源的资料，从中可以学到很多新能源的知识，帮助你了解我国开发新能源的重大意义。
课程目标通过本课程的学习，让学生了解我国的能源现状，应如何合理利用传统能源，意识到开发新能源的重要意义。
课程目录专题一新能源------------------------------------ 2专题二材料 ------------------------------------ 8新能源与材料在上个世纪，人类使用的能源主要有三种，就是煤炭、石油和天然气。
而根据国际能源机构的统计，假使按目前的势头发展下去，不加节制，那么，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有240年、40年和50年了。
四五十年，从人类历史的角度来看，实在是非常非常的短促；试想一下，对于今天20来岁的年轻人来说，到他们六七十岁的时候，如果地球上已经没有石油和天然气可用，我们能不为此感到惊愕吗？所以，开发新能源，替代上述三种传统能源，迅速地逐年降低它们的消耗量，已经成为人类发展中的紧迫课题。
专题一新能源新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。
指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核能等。
新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部深处所产生的热能。
相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。
同时，由于很多新能源分布均匀，对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。
太阳能太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。
地球每天接受的太阳能相当于1.73亿家大型发电厂的发电量。
太阳能既是一次能源，又是可再生能源，同时还是一种清洁能源。
收集和利用太阳能的两个主要方法是收集太阳热和光伏发电（将太阳能转化为电能），前者的利用很多例子我们都很熟悉，如太阳能灶、太阳能热水器等。
太阳能电池也被人们广泛利用在计算器、手表等等地方，我国的有些公路还安装了使用太阳能的路标。
但是太阳能也存在着很大的缺点，那就是太阳光不是一直可以利用的。
在日照不充足的地区或是当夜幕降临后，就无法使用这种能源。
另一个问题是用太阳能发电的成本很高，比起使用化石燃料发电要耗费更多的财力。
在我国广阔的土地上，2／3以上地区的年日照大于2000小时，这些地区具有良好的太阳能开发条件，尤其是以青藏高原地区为最，那里平均海拔高度在4000米以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。
目前，中国可再生能源计划和国家送电到乡工程，已利用太阳能发电为我国内蒙古、甘肃、新疆、西藏、青海和四川等地共16万无电户解决了用电问题。
目前，我国已安装光伏电站约5万千瓦，主要为边远地区居民供电。
地热能地热能是来自地球深处的可再生热能。
人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。
从20世纪开始，地热能被大规模用来发电、供暖和进行工农业利用。
在冰岛，87%的家庭取暖使用的是地热能。
地热能在某些方面具备太阳能、风能等所不具备的特点，如资源的多功能性，不受白昼和季节变化限制以及可直接利用等，是一种较为廉价的清洁能源。
但是要利用地热能也需要具备一定的条件，因为地热能的分布相对来说比较分散，不易利用。
我国高温地热资源主要分布在云南、西藏、四川西部一带以及台湾地区，一般把高于 150℃的称为高温地热，主要用于发电。
低于此温度的叫中低温地热，通常直接用于采暖、工农业加温、水产养殖及医疗和洗浴等。
我国地热能的开发利用开始于20世纪70年代。
1977年9月在距拉萨仅90公里的羊八井地热田建成了地热电站，在拉萨地区的电力供应上起到了很大的作用。
目前，我国地热资源直接利用量已达到13.76立方米/秒，年利用地热能10779百万千瓦时，居世界第一位，并且以每年10%的速度在增长，不过在能源结构中占的比例还很小，不足0.5%。
风能风能是太阳辐射下流动所形成的。
风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。
目前风能最常见的利用形式为风力发电。
风力发电是当代人利用风能最常见的形式，自19世纪末，丹麦研制成风力发电机以来，人们认识到石油等能源会枯竭，才重视风能的发展，利用风来做其它的事情。
1977年，联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。
该风车高150米，每个浆叶长40米，重18吨，用玻璃钢制成。
截止2009年底，全球累计装机容量已经达到了1.59亿千瓦，2009年全年新增装机容量超过3千万千瓦，涨幅31.9%。
从累计装机容量看，美国已累计装机3516万千瓦，稳居榜首；中国为2610万千瓦，位列全球第二。
海洋能海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。
这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点，是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。
海洋能特点1.海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。
这就是说，要想得到大能量，就得从大量的海水中获得。
2.海洋能具有可再生性。
海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力，只要太阳、月球等天体与地球共存，这种能源就会再生，就会取之不尽，用之不竭。
3.海洋能有较稳定与不稳定能源之分。
较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能。
不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。
属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。
人们根据潮汐潮流变化规律，编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报，预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。
潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。
既不稳定又无规律的是波浪能。
4.海洋能属于清洁能源，也就是海洋能一旦开发后，其本身对环境污染影响很小。
生物质能2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口，生活污水净化沼气池14万处，畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处，年产沼气约90亿立方米，为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。
中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。
2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2000万立方米。
核能核能是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2;，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。
核能的释放主要有三种形式：A.核裂变能所谓核裂变能是通过一些重原子核（如铀-235、铀-238、钚-239等）的裂变释放出的能量。
B.核聚变能由两个或两个以上氢原子核（如氢的同位素—氘和氚）结合成一个较重的原子核，同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应，其释放出的能量称为核聚变能。
C.核衰变衰变是一种自然的慢得多的裂变形式，因其能量释放缓慢而难以加以利用核能的利用存在的主要问题：（1）资源利用率低（2）反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素，其最终处理技术尚未完全解决（3）反应堆的安全问题尚需不断监控及改进（4）核不扩散要求的约束，即核电站反应堆中生成的钚-239受控制（5）核电建设投资费用仍然比常规能源发电高，投资风险较大。
思考与交流1.学完了有关新能源的知识，谈谈自己对新能源的一些认识。
2.想一想，还有那些新能源？并对其进行描述。
3.新能源与常规能源（煤炭、石油和天然气）相比有哪些有优点？4.思考人类面临的能源危机问题，与同学们讨论，写篇心得体会。
专题二材料人类生活中少不了材料，衣食住行没有哪一样能离开材料。
各种各样的材料组成了五花八门、丰富多彩的物质世界。
人类社会的进步与发展、人类文明的推进与材料技术的发展有着密切的关系。
材料被看做人类文明发展的里程碑，历史学者往往用材料作为时代分期的标志。
从石器时代、青铜时代、铁器时代，直到目前的信息时代，都可以看出材料在人类社会的进步与发展中的无可替代的巨大作用。
每一种新材料的发现和使用，都会对社会经济、工业生产、国防事业产生重大影响，甚至根本改变传统的生产和生活方式。
进入21世纪后，材料技术仍是科学家们研究的三大热门领域之一。
可以毫不夸奖地说，材料是科学技术进步的关键，是科学技术和社会发展的物质基础。
材料的发展不仅关系到人类的昨天和今天，而且还将影响到人类的明天。
一、陶瓷材料陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料进行加工制造而成的材料，是我国古代劳动人民的重大发明之一。
大约8000年以前，住在我国黄河流域的人们已经使用陶瓷，继而在宋、元时代发展到了很高水平。
当时，瓷器作为中华文明的象征，大量运往欧洲各地，欧洲人一向视中国陶瓷为无价之宝，所以，欧洲人把瓷器叫做“China”。
久而久之，“China”成了中国的英文名称。
二、金属材料在浩瀚的材料世界里，金属王国地盘最大，历史最久。
人类已发现的116种元素中，金属占了93种，真可谓“五分天下占其四”。
数千年来，金属材料的发现和应用，开创了人类物质文明的新纪元，加速了人类社会的发展。
1．传统金属材料（1）铜铜是继陶瓷之后的第二种人造材料，在自然界中纯铜很少，常见的铜矿石是孔雀石，由于其色如孔雀开屏时的尾巴而得名，孔雀石放在炉内加热很易制得铜。
此外还有黄铜矿、辉铜矿等。
铜的合金中比较重要的还有黄铜和白钢。
黄铜是铜和锌合金，由于显黄色而得名。
由于黄铜其色似金，现在一般装饰用的“金粉”、“金箔”、“金字”等都是用黄铜做的。
由于黄铜耐磨，耐腐蚀，可做钥匙、水龙头、轴承等。
一些骗子使用的假黄金，其实就是黄铜。
白铜是铜和镍的合金，由于其色如银而又价廉，深受人们的喜爱。
我国古代劳动人民很早就学会了冶炼黄铜和白铜，在波斯语中，白铜又称“中国石”。
（2）铁人类最早发现的铁，是从天上掉下来的“眼铁”，在各个文明古国中发现的最早铁器都是用陨铁制成的。
虽然陨铁很少，却为人类认识铁打开了大门。
到公元前1000年，人们开始掌握炼铁技术，当时冶炼的铁主要用来制作武器，后来逐渐扩散到社会生产的各个领域，由于铁价廉，因此逐渐代替了被富有阶层所独占的青铜。
虽然材料的纪元始于青铜，但从对世界文明史的影响来看，铁要大得多。