铅蓄电池的电极反应
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2018/8/18 化学与常规能源 5
能源的分类
能源按其来源不同可以分类四类：
1. 太阳能：除太阳辐射能以外，还包括煤、石油、天然气等 化石燃料，以及生物质能、水能、风能、海洋能等间接来 自太阳能的能源。 2. 地热能：如地下热水、地下蒸气、干热岩体。 3. 核裂变资源和核聚变资源：如铀、钍等核裂变和氘、氚、 锂等核聚变资源。 4. 月球、太阳等星体对地球的引力为主产生的能源：如以月 球引力为主产生的潮汐能。
能源称为二次能源。
煤制品 石油制品 电能、沼气、蒸汽等。
化学与常规能源 7
2018/8/18
能源的分类
一次能源
太阳能、水力、风力、生 再生能源 物质能、波浪能、潮汐能、 海洋温差能、地热
非再生能源 原煤、原油、天然气、油 页岩、核能 电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、 重油、液化石油气、酒精、沼气、 氢气和焦炭
化学与常规能源
2018/8/18
化学与常规能源
1
主要内容
• • • •
柴薪(生物质能)——第一代主体能源 煤——最主要的固体燃料 石油和天然气 化学电池 能源利用的化学本质
2018/8/18
化学与常规能源
2
什么是能源？
能源是提供能量的自然资源。 能量是一切运动的源泉。没有能量就没有生命运 动，生命运动的停止意味着生命的死亡；没有能 量就没有化学反应，所有形式的生命都不能维持。 能源是宇宙的推动力，是系统作功能力的量化特 性，能源可以是动能、位能、热能。能源的 形式 有很多(例如热力、电力等)，而且一种能源形式 可以转化成另一种形式。
2018/8/18 化学与常规能源 11
生物能的优缺点
生物能具备下列优点： * 提供低硫燃料； * 提供廉价能源(於某些条件下)； * 将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)； * 与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。 其缺点有: *小规模利用； *植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物； *单位土地面的有机物能量偏低； *缺乏适合栽种植物的土地； *有机物的水分偏多(50%～95%)。
2018/8/18 化学与常规能源 6
能源的分类
按能源工作者的分类
1. 一次能源：可从自然界取得而不改变其基本形态的
能源。
常规能源：已被人们广泛应用的能源，如水能、煤、石油、
核裂变材料等 新 能 源：采用新的先进的科学技术而被广泛应用的能源， 如太阳能、风能、核聚变材料
2. 二次能源：由一次能源加工或转换而转变了形态的
2018/8/18 化学与常规能源 10
水 + 二氧化碳
----->
太阳能
植物
有机体 + 氧
生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能 量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源 于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的， 它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源。 生物质资源数量庞大，形式繁多，其中包括柴薪，农林 作物，尤其是为了生产能源而种植的能源作物，农业和林业 残剩物，食品加工和林产品加工的下脚料，城市固体废弃物， 生活污水和水生植物等等（中国生物质资源主要是农业废弃 物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃 圾等四个方面）。
2018/8/18 化学与常规能源 12
Hale Waihona Puke Baidu统计：
世界每年约产出1.7×1011吨干生物量， 利用量仅为1.3×108吨，不足总量的1%； 生物质向人类提供了世界能源消费总量 的15%,仅次于石油、煤碳和天然气（生 物能是第四大能源）； 我国利用的生物质能约为2.6×108吨标 准煤，占农村能源消费的70%左右。
气态燃料：沼气 液态燃料：甲醇、乙醇
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化学与常规能源
一、气体燃料—沼气
生物质在厌氧条件下可生成沼气,其主要成份是甲烷 (CH4),甲烷燃烧热值高,而且干净,因此被称为清洁燃料。 另外，生成沼气的残渣、残液是优质的速效肥料。 沼气的原料可以是有机垃圾，既处理了生活垃圾的一部 分又清洁了环境，所以建设大型沼气池可同时处理城市 垃圾，还可以用于发电。 到2000年底，我国共建成了1000座工业废水和畜禽粪 便沼气工程形成了每年约6亿立方米沼气生产能力。我 国农村有500多万小型沼气池作为家用能源。
2018/8/18
化学与常规能源
13
传统能源使用的新方式
柴薪的传统使用方法是直接燃烧，其热利用率很 低，为15%左右，即使用新式节柴灶，也最多能 提高到25%左右，而且直接燃烧还会造成环境污 染。 总体思路：将固态的柴薪通过化学反应转化为可 燃性液态或气态化合物，即将生物能转化为化学 能，然后再燃烧放热。
二次能源
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化学与常规能源
8
水蒸气形成雨雪
空气变热形成风 空气、地表吸热
直接利用太阳能
食物中的化学能
光合作用
煤炭
2018/8/18
化学与常规能源
9
Ⅰ.柴薪(生物质能)
——第一代主体能源
柴薪是人类第一代主体能源 柴薪也可称为生物质能,它是光合作用的产物,是 太阳能的间接利用 植物的叶绿体通过光合作用，利用太阳的 能量，将CO2和H2O合成为有机物并放出O2,在燃烧 时，这些有机物又与氧气发生化学反应变为 CO2 和H2O,同时释放出能量。
煤炭
天然气
水电
核能
4
化学与常规能源
能源利用效率
目前，我国能源利用效率为33%，比发达国 家低10个百分点；单位产值能耗是世界平均水 平的2倍多，比美国、欧盟、日本、印度分别高 2.5倍、4.9倍、8.7倍和43%；我国8个行业（石 化、电力、钢铁、有色、建材、化工、轻工、 纺织）主要产品单位能耗平均比国际先进水平 高40%；燃煤工业锅炉平均运行效率比国际先进 水平低15-20%；机动车百公里油耗比欧洲高25%， 比日本高20%。
2018/8/18 化学与常规能源 3
能源结构： 石油仍居主导地位，占能源消
费总量的36.8％，煤炭次之，占27.2％，天然气 发展较快，已占23.7％，有三足鼎立之势。而水 电与核能则相对势微，分别仅占6.2％和6.1％。
6.20% 23.70% 6.10% 36.80%
27.20% 石油
2018/8/18
能源的分类
能源按其来源不同可以分类四类：
1. 太阳能：除太阳辐射能以外，还包括煤、石油、天然气等 化石燃料，以及生物质能、水能、风能、海洋能等间接来 自太阳能的能源。 2. 地热能：如地下热水、地下蒸气、干热岩体。 3. 核裂变资源和核聚变资源：如铀、钍等核裂变和氘、氚、 锂等核聚变资源。 4. 月球、太阳等星体对地球的引力为主产生的能源：如以月 球引力为主产生的潮汐能。
能源称为二次能源。
煤制品 石油制品 电能、沼气、蒸汽等。
化学与常规能源 7
2018/8/18
能源的分类
一次能源
太阳能、水力、风力、生 再生能源 物质能、波浪能、潮汐能、 海洋温差能、地热
非再生能源 原煤、原油、天然气、油 页岩、核能 电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、 重油、液化石油气、酒精、沼气、 氢气和焦炭
化学与常规能源
2018/8/18
化学与常规能源
1
主要内容
• • • •
柴薪(生物质能)——第一代主体能源 煤——最主要的固体燃料 石油和天然气 化学电池 能源利用的化学本质
2018/8/18
化学与常规能源
2
什么是能源？
能源是提供能量的自然资源。 能量是一切运动的源泉。没有能量就没有生命运 动，生命运动的停止意味着生命的死亡；没有能 量就没有化学反应，所有形式的生命都不能维持。 能源是宇宙的推动力，是系统作功能力的量化特 性，能源可以是动能、位能、热能。能源的 形式 有很多(例如热力、电力等)，而且一种能源形式 可以转化成另一种形式。
2018/8/18 化学与常规能源 11
生物能的优缺点
生物能具备下列优点： * 提供低硫燃料； * 提供廉价能源(於某些条件下)； * 将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)； * 与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。 其缺点有: *小规模利用； *植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物； *单位土地面的有机物能量偏低； *缺乏适合栽种植物的土地； *有机物的水分偏多(50%～95%)。
2018/8/18 化学与常规能源 6
能源的分类
按能源工作者的分类
1. 一次能源：可从自然界取得而不改变其基本形态的
能源。
常规能源：已被人们广泛应用的能源，如水能、煤、石油、
核裂变材料等 新 能 源：采用新的先进的科学技术而被广泛应用的能源， 如太阳能、风能、核聚变材料
2. 二次能源：由一次能源加工或转换而转变了形态的
2018/8/18 化学与常规能源 10
水 + 二氧化碳
----->
太阳能
植物
有机体 + 氧
生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能 量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源 于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的， 它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源。 生物质资源数量庞大，形式繁多，其中包括柴薪，农林 作物，尤其是为了生产能源而种植的能源作物，农业和林业 残剩物，食品加工和林产品加工的下脚料，城市固体废弃物， 生活污水和水生植物等等（中国生物质资源主要是农业废弃 物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃 圾等四个方面）。
2018/8/18 化学与常规能源 12
Hale Waihona Puke Baidu统计：
世界每年约产出1.7×1011吨干生物量， 利用量仅为1.3×108吨，不足总量的1%； 生物质向人类提供了世界能源消费总量 的15%,仅次于石油、煤碳和天然气（生 物能是第四大能源）； 我国利用的生物质能约为2.6×108吨标 准煤，占农村能源消费的70%左右。
气态燃料：沼气 液态燃料：甲醇、乙醇
2018/8/18 14
化学与常规能源
一、气体燃料—沼气
生物质在厌氧条件下可生成沼气,其主要成份是甲烷 (CH4),甲烷燃烧热值高,而且干净,因此被称为清洁燃料。 另外，生成沼气的残渣、残液是优质的速效肥料。 沼气的原料可以是有机垃圾，既处理了生活垃圾的一部 分又清洁了环境，所以建设大型沼气池可同时处理城市 垃圾，还可以用于发电。 到2000年底，我国共建成了1000座工业废水和畜禽粪 便沼气工程形成了每年约6亿立方米沼气生产能力。我 国农村有500多万小型沼气池作为家用能源。
2018/8/18
化学与常规能源
13
传统能源使用的新方式
柴薪的传统使用方法是直接燃烧，其热利用率很 低，为15%左右，即使用新式节柴灶，也最多能 提高到25%左右，而且直接燃烧还会造成环境污 染。 总体思路：将固态的柴薪通过化学反应转化为可 燃性液态或气态化合物，即将生物能转化为化学 能，然后再燃烧放热。
二次能源
2018/8/18
化学与常规能源
8
水蒸气形成雨雪
空气变热形成风 空气、地表吸热
直接利用太阳能
食物中的化学能
光合作用
煤炭
2018/8/18
化学与常规能源
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Ⅰ.柴薪(生物质能)
——第一代主体能源
柴薪是人类第一代主体能源 柴薪也可称为生物质能,它是光合作用的产物,是 太阳能的间接利用 植物的叶绿体通过光合作用，利用太阳的 能量，将CO2和H2O合成为有机物并放出O2,在燃烧 时，这些有机物又与氧气发生化学反应变为 CO2 和H2O,同时释放出能量。
煤炭
天然气
水电
核能
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化学与常规能源
能源利用效率
目前，我国能源利用效率为33%，比发达国 家低10个百分点；单位产值能耗是世界平均水 平的2倍多，比美国、欧盟、日本、印度分别高 2.5倍、4.9倍、8.7倍和43%；我国8个行业（石 化、电力、钢铁、有色、建材、化工、轻工、 纺织）主要产品单位能耗平均比国际先进水平 高40%；燃煤工业锅炉平均运行效率比国际先进 水平低15-20%；机动车百公里油耗比欧洲高25%， 比日本高20%。
2018/8/18 化学与常规能源 3
能源结构： 石油仍居主导地位，占能源消
费总量的36.8％，煤炭次之，占27.2％，天然气 发展较快，已占23.7％，有三足鼎立之势。而水 电与核能则相对势微，分别仅占6.2％和6.1％。
6.20% 23.70% 6.10% 36.80%
27.20% 石油
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