新能源概论 新能源及其材料
新能源概论新能源及其材料
1.2 能源的分类
按现阶段使用的成熟程度划分
➢常规能源 ——指人类已长期使用，巳在技术上也比较成 熟的能源。
➢新能源 ——指虽已开发并少量使用，不过技术上还未成 熟而没有被普遍使用，但却具有潜在应用价值的能源。
2.2.3 生物质能的利用——直接燃烧
生物质的直接燃烧在今后相 当长的时期内仍将是我国农村生 物质能利用的主要方式。推广热 效率可达20%～30%的节柴灶这 种技术已被国家列为农村能源建 设的重点任务之一。
农牧民学习使用节柴灶
2.2.3 生物质能的利用——物化转化
物化转化主要包括干馏技术、生物质气化 技术及热裂解技术等。可以把生物质转变成热 值较高的可燃气、固定碳、木焦油及木醋液等 物质。可燃气含甲烷、乙烷、氢气、一氧化碳、 二氧化碳等，可做生活燃气或工业用气。
1.2 能源的分类
按能源的使用性质划分
➢含能体能源 ——指能够提供能量的物质能，其特点是 可以保存且可储存运输，如煤炭、石油等。
➢过程性能源 ——指能够提供能量的物质运动形式，它不 能保存、难于储存运输，如太阳能，电能等。
1.2 能源的分类
按能源可否再生划分
➢不可再生能源 ——指随人类的使用而减少的能源，如煤 炭、原油、天然气等化石能源
光电转化效率达到了7%，建立在快速的再生型光电转换过程之上，对于低电阻的 电子传输过程来说，对电极上常常会覆盖一层Pt催化剂。
2.1.4 太阳能的利用方式——光电转化
太阳能发电站
2.1.4 太阳能的利用方式——光电转化
太 阳 能 汽 车
2.1.4 太阳能的利用方式——光电转化
新能源概论
新能源概论1. 简介新能源是指能够代替传统石化能源（如煤炭、石油、天然气等）的一类能源，其主要特点是可再生、清洁、资源丰富。
随着全球能源需求的增长和环境问题的日益凸显，新能源的研究和应用成为各国普遍关注的焦点。
2. 新能源的分类2.1 太阳能太阳能是指利用太阳辐射能进行发电或供热的能源。
太阳能电池板将阳光转化为电能，被广泛应用于家庭和商业发电系统中。
此外，太阳能热能也可以用来供暖或供应热水。
2.2 风能风能利用大气中的风力产生动力，通过风力发电机转化为电能。
风能发电具有环保、资源丰富等特点，并且在适当的地理气候条件下可实现大规模利用。
2.3 水能水能利用水流、海洋潮汐和潜流等能量产生动力，通过水轮机或涡轮机转化为电能。
水电是最主要的水能利用方式，广泛应用于电力生产和供应系统。
2.4 生物能生物能利用生物质资源（如农作物秸秆、木材废料等）进行发电或制热。
生物质能作为一种可再生能源，广泛应用于农村生活和农业生产。
2.5 地热能地热能利用地下的热能产生动力，通过地热发电机转化为电能。
地热能具有稳定可靠、永久可用等特点，适用于供应热能和发电。
3. 新能源的优势3.1 可再生性新能源是指能源资源具有自然再生能力，不会因为使用而减少或消失。
相比之下，传统能源如煤炭、石油等属于非可再生能源，其消耗速度远快于再生的速度。
3.2 清洁无污染新能源的利用过程中几乎不产生或产生极少的污染物排放。
相比之下，传统能源的燃烧过程会产生大量的二氧化碳、硫化物和氮氧化物等有害气体，加剧全球气候变化和环境污染。
3.3 资源丰富新能源的资源分布广泛，且资源量相对较大，能够满足人类长期能源需求。
相比之下，传统能源的资源严重依赖于特定地域和有限存量的资源，难以满足全球能源需求。
4. 新能源的挑战4.1 技术成本新能源技术相对传统能源技术较为复杂且成本较高。
例如，太阳能电池板的制造和安装需要大量的投资和工程成本。
因此，降低新能源技术的成本是实现新能源普及应用的重要挑战。
新能源与可再生材料
新能源与可再生材料的相互影响
新能源的发展 促进可再生材 料的研发和应
用
可再生材料的 应用推动新能 源技术的进步
新能源与可再 生材料在可持 续发展中的协
同作用
新能源与可再 生材料的相互
依存关系
04
新能源与可再生材料的发展前景
新能源的发展趋势和前景
新能源技术不断进步，成本逐渐降低，市场竞争力逐渐增强。 政策支持力度加大，各国政府纷纷出台新能源政策，推动新能源产业的发展。 新能源汽车市场逐渐扩大，未来有望成为主流交通工具。 新能源与可再生材料的应用领域不断拓展，未来将广泛应用于各个领域。
新能源的应用领域
电力领域：太阳能、风能、水能等可再生能源发电 交通领域：电动汽车、混合动力汽车等新能源汽车 工业领域：热力、蒸汽等工业能源替代 建筑领域：绿色建筑、节能改造等能源高效利用
02
可再生材料概述
可再生材料的定义
可再生材料是指通过自然界自身的回收、再利用、再循环等方式而形成的材料，具有可持续性和 环保性。
03
新能源与可再生材料的关联
新能源推动可再生材料的发展
新能源的发展 需求促进了可 再生材料的研
发和应用
新能源产业对 可再生材料的 依赖程度不断
提高
可再生材料在 新能源领域的 应用前景广阔
新能源技术的 进步为可再生 材料的发展提 供了有力支持
可再生材料在新能源领域的应用
太阳能电池板：主要材料为硅，可将太阳能转化为电能 风力发电机：主要材料为钢材和塑料，可将风能转化为电能 生物质能：利用生物质材料如木材、农作物等进行燃烧或发酵，产生热能或生物燃料 地热能：利用地下热能进行发电或供暖，主要材料为地热泵和管道系统
可再生材料的种类
新能源概论知识点总结
新能源概论知识点总结一、新能源概念新能源是指相对于传统火力发电、石油、煤炭等化石能源而言的一种清洁、可再生能源。
它主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。
新能源具有不污染环境、资源丰富、可再生、分布广泛等特点，被认为是未来能源发展的重要方向。
二、太阳能太阳能是源于太阳的能量，主要有两种利用方式：光伏发电和光热利用。
光伏发电是利用光电效应将太阳能直接转化为电能，而光热利用则是通过太阳能热集中、吸收和转换等技术，将太阳能转化为热能，再进一步转化为电能。
太阳能具有资源丰富、分布广泛、环保无污染等特点，是一种非常理想的新能源。
三、风能风能是指利用风力发电，主要通过风轮的旋转驱动发电机来转换风能为电能。
风能具有资源广泛、可再生、环保无污染等特点，且在适宜地区发电成本相对较低，是一种非常重要的新能源。
四、水能水能是指利用水流产生的动能来发电，主要包括水电、潮汐能和波能等。
水能具有稳定可靠、规模化利用、无污染等特点，是世界上最重要的可再生能源之一。
五、生物质能生物质能是指通过生物质能源转化技术，将生物质资源转化为能源利用。
生物质能主要包括生物质颗粒、生物质液体燃料和生物质气体燃料等。
生物质能资源广泛，可再生，且可以通过生物质废弃物的转化来减少环境污染，是一个非常重要的新能源。
六、地热能地热能是指利用地球内部的热能产生电能，主要通过地热热水或蒸汽驱动发电机来实现。
地热能资源稳定、可再生且富集度高，是一种非常理想的新能源。
七、海洋能海洋能是指利用海洋资源产生能源，主要包括波浪能、海流能、潮汐能和海水温差能等。
海洋能具有资源丰富、分布广泛、不受季节影响等特点，是一种具有巨大发展潜力的新能源。
八、新能源发展现状目前，世界各国已经意识到传统能源的局限性，积极推动新能源的发展和利用。
各国纷纷推出政策支持和补贴措施，加大投入力度，推动新能源技术的创新和产业的发展。
中国作为新能源的大国，也在积极推进新能源的发展，且在风能、太阳能领域处于世界领先地位。
新能源材料概论范文
新能源材料概论范文新能源材料是指在新能源领域发挥重要作用的一类材料。
随着全球能源环境问题的日益严峻，人们对于新能源的研究和应用越来越重视，这也促使了新能源材料的发展。
新能源材料具有高效、可再生和环境友好等特点，被广泛应用于太阳能、风能、水能等新能源的开发和利用。
首先，太阳能是一种广泛使用的新能源形式。
太阳能是指将太阳的辐射能转化为电能或热能的能源形式。
太阳能电池是太阳能的主要利用形式之一，通过半导体材料吸收太阳辐射能，将其转化为电能。
硅是目前太阳能电池最常用的材料，但是硅太阳能电池的转化效率有限，需要不断寻找更高效的新能源材料。
其次，风能是另一种常见的新能源形式。
风能是指利用风的动力将风能转化为电能的能源形式。
风力发电机是利用风能进行发电的装置，其中叶片是关键的部件。
传统的风力发电机叶片多采用玻璃纤维增强复合材料制造，但是这种材料存在重量大、寿命短等问题。
近年来，一些新能源材料如碳纤维复合材料、聚合物复合材料等逐渐应用于风力发电机叶片中，以提高其强度和耐久性。
此外，水能也是一种常见的新能源形式。
水能是指将水的动能转化为电能的能源形式，一般通过水力发电机实现。
水力发电机的转子是关键的部件，材料的选择对于提高水力发电机的性能至关重要。
传统的水力发电机转子多采用钢材制造，但是钢材存在重量大、寿命短等问题。
新能源材料如杂化材料、陶瓷材料等可以替代传统材料，具有更轻、更耐用等优点。
在新能源材料的研究和应用过程中，还面临一些挑战。
首先是材料的研发难度较大。
新能源材料需要同时具备较高的能量转化效率和较低的成本，这对于材料的研发提出了更高的要求。
其次是材料的可持续性问题。
新能源材料的生产和回收过程对环境造成一定压力，需要找到更加环保的生产和回收方式。
此外，新能源材料的推广应用也面临一定的技术壁垒和市场竞争。
综上所述，新能源材料具有重要的应用价值和发展潜力。
随着人们对于新能源的需求不断增加，对于新能源材料的研究和应用也将越来越广泛。
新能源材料(概念实例分析材料)
新能源材料Chapter 1 绪论一、能源分类能源能够分为一次能源和二次能源。
一次能源是指直接取自自然界没有通过加工转换的各类能量和资源，它包括：原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等。
由一次能源通过加工转换以后取得的能源产品，称为二次能源，例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等。
一次能源能够进一步分为再生能源和非再生能源两大类。
再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等等。
它们在自然界能够循环再生。
而非再生能源包括：的煤、原油、天然气、油页岩、核能等，它们是不能再生的，用掉一点，便少一点。
表1 能源的分类二、新能源概念新能源是相关于常规能源而言，以采纳新技术和新材料而取得的，在新技术基础上系统地开发利用的能源，如太阳能、风能、海洋能、地热能等。
与常规能源相较，新能源生产规模较小，利用范围较窄。
常规能源与新能源的划分是相对的。
如核能曾被以为是新能源，此刻已被以为是常规能源；太阳能和风能被利用的历史比核能要早许多世纪，由于还需要通过系统研究和开发才能提高利用效率、扩大利用范围，因此此刻把它们列入新能源。
目前各国对这种能源的称呼有所不同，可是一起的熟悉是，除常规的化石能源和核能之外，其他能源都可称为新能源或可再生能源，要紧为太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能、氢能和水能。
三、新能源材料基础能源材料是材料学科的一个重要研究方向，有的学者将能源材料划分为新能源技术材料、能量转换与储能材料和节能材料等。
综合国内外的一些观点，咱们以为新能源材料是指实现新能源的转化和利用和进展新能源技术中所要用到的关键材料，是进展新能源技术的核心和其应用的基础。
从材料学的本质和能源进展的观点看，能贮存和有效利用现有传统能源的新型材料也能够归属为新能源材料。
新能源材料覆盖了镍氢电池材料、锂离子电池材料、燃料电池材料、太阳能电池材料、反映堆核能材料、进展生物质能所需的重点材料、新型相谈储能和节能材料等。
新能源概论
新能源概论新能源是指相对于传统能源而言，能源来源更加清洁、环保、可持续发展的能源形式。
传统能源主要包括煤炭、石油和天然气等，这些能源的开采和利用过程中会产生大量的二氧化碳等污染物，对环境造成严重影响，并且存在资源枯竭的问题。
而新能源则是通过利用太阳能、风能、水能、生物质能等自然资源转化而来，具有环境友好、可再生、永续利用等特点。
太阳能是指利用太阳辐射能转化为电能或热能的能源形式。
太阳能广泛分布于地球上的各个地区，不仅充足而且可以再生利用。
太阳能电池是太阳能利用的主要途径，它通过将太阳能转化为电能，广泛应用于家庭和工业领域的电力供应。
太阳能热利用则是通过利用太阳能将热能转化为热水或蒸汽，用于供暖和工业生产等领域。
风能是指利用风力将其转化为机械能或电能的能源形式。
风能资源广泛分布于全球各地，尤其是海洋和高地等地区。
风力发电是目前应用最广泛的风能利用方式，通过风机将风能转化为电能。
风力发电具有技术成熟、稳定性好、零排放等优点，是清洁能源的重要组成部分。
水能是指利用水的流动或水压将其转化为机械能或电能的能源形式。
水能广泛存在于河流、瀑布和海洋等地方。
水力发电是应用最广泛的水能利用方式，通过水轮机将水能转化为电能。
水力发电具有资源丰富、稳定性好、环境友好等特点，是一种重要的清洁能源。
生物质能是指利用植物、动物和微生物等生物质资源转化为能源的方式。
生物质可以通过燃烧、厌氧消化和发酵等方式转化为热能、电能和生物燃料。
生物质能源具有可再生、低碳排放等特点，可以有效地降低温室气体的排放量，减少对传统能源的依赖。
除了上述提到的几种新能源外，核能也是一种重要的新能源形式。
核能是指利用核裂变或核聚变反应释放出的能量转化为热能或电能的能源形式。
核能具有能量密度高、资源丰富等特点，但核能的发展需要高度的安全控制和管理。
新能源的发展对于解决能源危机和环境问题具有重要意义。
新能源具有可再生、清洁、环保、永续利用等特点，能够有效地减少传统能源的使用，降低温室气体的排放量，保护生态环境，实现可持续发展。
新能源概述
新能源概述新能源是指不依赖传统能源来源的可再生能源，包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能等。
新能源凭借其清洁、可持续的特点，逐渐成为国际社会关注的焦点，也是解决环境问题和实现可持续发展的重要途径。
太阳能是新能源中最为普遍和重要的能源之一。
太阳能利用光能转化为电能或热能，具有丰富的资源、无污染、不受地区限制等优点。
目前，太阳能发电技术已经逐渐成熟，太阳能电池板和太阳能光热发电系统被广泛应用于家庭、工业和公共设施。
风能是利用风力转化为机械能或电能的新能源。
由于风力资源广泛分布、可再生、低碳环保，风能发电成为国际上最为快速发展的新能源产业之一。
风力发电机的技术不断改进和创新，风电场建设也越来越大规模化。
水能是利用水流的动能、水位能以及潮汐能转化为电能的新能源。
水能资源是稳定可靠的能源来源，尤其是大型水电站的建设和利用，不仅可以解决电力供应问题，也能发挥调峰和备用能源的作用。
生物质能是利用植物和动物的生物质转化为能源的新能源形式。
生物质能包括固体生物质能、液体生物质能和气体生物质能。
固体生物质能主要利用农作物秸秆、木材等进行燃烧发电，液体生物质能主要是生物柴油和生物醇燃料，气体生物质能主要是利用有机废弃物发酵产生的沼气。
生物质能是一种可再生、清洁的能源，通过生物质能的利用可以减少温室气体排放和替代化石能源。
地热能是利用地下热能转化为电能或热能的新能源。
地热能广泛分布于地球内部，通过地热电站可以直接利用地热资源产生电能。
此外，地热能还能够应用于供暖和温室种植等领域。
地热能是一种可再生、持久稳定的能源，具有可持续利用的优势。
除了以上几种主要的新能源外，还有其他一些新能源技术，如海洋能、生物能源等，正在不断研究和开发中。
新能源的发展和利用对于实现能源的可持续性、环境保护和经济增长具有重要意义。
随着科学技术的不断进步和政策的扶持，新能源有望在未来得到更广泛的应用，推动能源转型和可持续发展。
新能源材料简述范文
新能源材料简述范文新能源材料主要包括太阳能材料、燃料电池材料、锂电池材料和超级电容器材料等。
其中，太阳能材料是将太阳光转化为电能的材料，主要包括硅基光伏材料、薄膜光伏材料和有机光伏材料等。
硅基光伏材料是目前应用最广泛的太阳能电池材料，它具有高转化效率和长寿命等优点。
薄膜光伏材料由于其柔性和轻薄等特点，使得其在建筑一体化和可穿戴设备等领域具有巨大的应用潜力。
有机光伏材料则因其低成本、工艺简单等特点备受关注。
燃料电池材料是用于燃料电池中的关键材料，能将氢气和氧气化学反应产生电能。
燃料电池材料主要包括阳极材料、阴极材料和电解质材料等。
阳极材料中的常用材料有铂、铂合金和过渡金属氧化物等，阴极材料中的主要材料是钴酸锂、锰酸锂和镍酸锂等，电解质材料主要包括质子交换膜和电解质液体等。
燃料电池材料的研究旨在降低材料的成本、提高电池的效率和延长电池的使用寿命。
锂电池材料是目前最常见的二次电池材料，广泛应用于电动汽车、移动通信和便携式电子设备等领域。
锂电池材料主要包括正极材料、负极材料和电解质材料等。
正极材料中的常用材料有锂钴酸锂、锂铁磷酸锂和锂镍酸锂等，负极材料主要是石墨和硅基材料等，电解质材料主要是有机溶液和固体电解质等。
锂电池材料的研究重点是提高电池的能量密度和循环寿命。
超级电容器材料是一种新型的能量存储材料，具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命等特点。
超级电容器材料主要包括电极材料和电解质材料等。
电极材料中的常用材料有活性炭、二氧化锰和二氧化钼等，电解质材料主要是有机溶液和聚合物凝胶等。
超级电容器材料的研究旨在进一步提高材料的能量和功率密度，以满足电动汽车和可再生能源等领域的需求。
综上所述，新能源材料是推动新能源技术发展的重要支撑和基础。
随着全球对可再生能源的需求不断增加，新能源材料的研究和应用将在未来发挥重要作用。
通过不断改进材料的性能和制备工艺，可以进一步提高新能源设备的转化效率和使用寿命，促进全球能源结构的转型和可持续发展。
新能源概论
新能源概论目前，由于能量利用效率不高，浪费惊人，地球出现了能源危机。
世界各国都急待开发利用新能源。
新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，按类别可分为：太阳能，风能，生物质能，核能，氢能，地热能，海洋能，小水电，化工能（如醚基燃料）等。
首先，必须提到在能源更替中有不可取代地位的太阳能。
太阳能一般指太阳光的辐射能量。
太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式，目前分别体现在太阳能光热、太阳能光伏、太阳能合能。
所以对于太阳能的开发和利用前景是可观的。
其次，风能和核能是近年来新能源话题的焦点。
核能是通过转化其质量从原子核释放的能量，能普遍利用的有核裂变能、核聚变能，所释放的能量也是非常巨大的，而核能也有很多的缺陷：资源利用率低；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；反应堆的安全问题尚需不断监控及改进；核不扩散要求的约束；核电建设投资风险较大。
相反，风能清洁环保，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。
风力发电是当代人利用风能最常见的方式。
然而目前许多国家“弃风量”增加，据电监会统计，我国风电机组故障率近两年来呈上升趋势，2011年1~8月份，全国共发生193起风电机组脱网事故，暴露出风电运行不稳定、风电规划建设不协调、风电接入和消纳困难等问题。
因此，不论是风能还是核能，都面临着巨大考验。
当然不得不说的一项急待开发利用的新能源：海洋能。
它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，属于清洁能源。
还有目前逐步在农村应用的一项新能源：生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。
生物质能是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源。
新能源材料
新能源材料一、概述1、新能源是相对于常规能源而言，以采用新技术和新材料而获得的，在新技术基础上系统地开发利用的能源。
2、新能源：除常规的化石能源和核能之外，其他的能源都可称为新能源或可再生能源。
3、包括：氢能、风能、水能、核能、太阳能、地热能、海洋能、可燃冰、生物质能。
4、新能源材料是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料，它是发展新能源技术的核心和其应用的基础。
从材料学的本质和能源发展的观点看，能储存和有效利用现有传统能源的新型材料也可以归属为新能源材料。
新能源材料是指支撑新能源发展，具有能量储存盒转换功能的功能材料或结构功能一体化材料。
二、金属氢化物镍电池材料5、金属氢化物镍电池工作原理：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（如氢氧化钾溶液），其基本电极反应为：正极：Ni （OH ）2 + OH - ⇌ NiOOH + H 2O + e -负极：M + H 2O + e -⇌ MH + OH -电池总反应： Ni （OH ）2 + M ⇌ NiOOH + MH电池的充放电过程可以看作是氢原子或质子从一个电极移到另一个电极的往复过程。
在充电过程中，通过水在电极表面上生成的氢不是以气态分子氢形式逸出，而是电解水生成的原子氢直接被储氢合金吸收，并向储氢合金内部扩散，进入并占据合金的晶格间隙，形成金属氢化物。
6、MH-Ni 电池的核心技术是负极材料—储氢合金。
7、目前研究的储氢合金负极材料主要有AB 5型稀土镍系储氢合金、AB 2型Laves 相合金、A 2B 型镁基储氢合金以及V 基固溶体型合金等类型。
放电充电放电充电充电放电8、负极材料：（1）AB 5型混合稀土系统储氢电极合金（LaNi 5H 6） （2）AB 2型Laves 相储氢电极合金（TiMn 2H 3、ZrMn 2H 3）（3）其他新型高容量储氢合金电极材料：Mg-Ni 系非晶合金电极材料（Mg 2NiH 4）、V 基固溶体型合金电极材料（V 0.8Ti 0.2H 0.8）、Ti 系AB 型储氢合金电极材料（TiFeH 2、TiCoH 2）、V 基BCC 固溶体储氢合金电极材料、AB 3型储氢合金电极材料。
4、新能源概论
风能的优点
• 风能为洁净的能量来源。 • 风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本 已低于其它发电机。 • 风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。 • 风力发电是可再生能源，很环保，很洁净。 • 风力发电节能环保。
风能的缺点
风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类，如美国堪萨斯州的松鸡在 风车出现之后已渐渐消失。目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价 格较高但效率也高。 在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地区的风力有间歇性，更 糟糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少 的时间；必须等待压缩空气等储能技术发展。[1] 风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。 进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷 的地方来兴建。 现在的风力发电还未成熟，还有相当发展空间。
奥布灵斯克核电站
•
核能实验
核反应堆
核燃料水池
大亚湾核电站
大亚湾核电站
原子弹爆炸后的广岛
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。
•
• •
•
风能的限制及弊端
• • • • • • 风能利用存在一些限制及弊端 1)风速不稳定，产生的能量大小不稳定； 2)风能利用受地理位置限制严重； 3)风能的转换效率低； 4)风能是新型能源,相应的使用设备也不是很成熟。 5） 在地势比较开阔，障碍物较少的地方或地势较高的地方适合用风 力发电。
新能源应用发展趋势
• 随着化石能源的不断发现和采掘技术的进步，来数十年内其成本依然 会比其他零碳排放能源具有竞争优势。 • 此外，从美国的状况来看，未来50年能源供应结构依然会保持能源形 式多样化的局面。但为了能够及时减缓未来全球气候变暖的风险，必 须加速清洁能源和可再生能源技术大规模商业化应用的步伐。虽然任 何技术创新将取决于其所能带来的效益，但人类的惰性、现实状况及 可预见的财务风险等因素，使人们更倾向于维持现状。 • 为此，各国政府的政策必须致力于激励发明和创新，并使之能与市场 力量密切配合。
新能源与材料
新能源与材料新能源与材料是现代科技的重要领域，它们的发展对于人类的生活和社会的可持续发展具有重要意义。
新能源是指相对传统能源而言，具有更高能量利用率、更低污染排放、更可持续开发利用的能源形式。
而新材料是指具有特殊性质和功能的材料，具有广泛的应用前景。
本文将简要介绍新能源与材料的发展现状与趋势，并分析其对人类社会的影响。
新能源的发展是解决能源问题和应对全球气候变化的重要途径。
目前，太阳能、风能和地热能等可再生能源成为新能源开发的主要方向。
太阳能光伏发电技术已经取得了长足的进展，成为全球范围内最快发展的能源形式之一。
同时，风能发电也逐渐成为世界各国重点发展的领域。
这些新能源的利用不仅可以减少化石能源的消耗，还可以降低大气污染物排放，提高环境质量。
新能源的发展需要新材料的支持和保障。
新材料在新能源开发和利用过程中起着关键作用，如光伏电池需要高效能量转换和长寿命的材料，风力发电设备需要耐腐蚀和耐疲劳的材料。
此外，新材料还可以提高能源装备的轻量化和高效化，促进能源利用效率的提高。
因此，新能源与材料是相互依赖、互为推动的发展关系。
新能源与材料的发展对人类社会和经济具有重要意义。
首先，新能源与材料的发展能够提供更多的就业机会。
新能源的开发和利用过程中需要大量的研发、制造和安装等工作，可以为社会创造更多的职位。
其次，新能源与材料的发展可以降低能源成本，提高能源供应的稳定性。
传统能源价格居高不下，而新能源的成本逐年下降，成为一种可持续和经济效益较高的能源形式。
再次，新能源与材料的发展可以促进能源结构的转型和经济转型。
传统能源主要依赖于化石燃料，而新能源具有多样性和可再生性，可以减少对传统能源的依赖，推动经济向高效、低碳的方向发展。
然而，新能源与材料的发展也面临一些挑战和问题。
首先，新能源和传统能源之间的转换和替代需要一定的时间和成本。
新能源技术尚未完全成熟，需要进行大规模的研发和试验，而传统能源的基础设施和市场结构也需要相应的改造和调整。
新能源概论
新能源概论引言新能源是指在现代社会能够满足人类日常生活需求的能源，包括但不限于太阳能、风能、水能等。
随着人类对环境保护的重视程度不断提高，新能源的研究和应用逐渐成为人们关注的焦点。
本文将介绍新能源的定义、分类、发展现状以及未来发展趋势。
1. 新能源的定义新能源是指以可再生能源和清洁能源为基础的能源。
可再生能源是指来自于自然界，并能够不断恢复的能源，如太阳能、风能、水能等；清洁能源是指在能源的开发、利用和排放过程中减少环境污染和对生态系统的破坏的能源，如核能、地热能等。
2. 新能源的分类根据能源的来源和利用形式，新能源可以分为以下几类：2.1 太阳能太阳能是指通过太阳辐射转化为可用能量的能源。
利用太阳能可以发电、供热、照明等。
目前，太阳能光伏发电技术和太阳能热利用技术已经相对成熟，被广泛应用于家庭、工业和农业等领域。
2.2 风能风能是指通过风的动力转化为电能或机械能的能源。
利用风能可以发电、驱动风车等。
风能是一种可再生的清洁能源，具有较大的开发潜力和广阔的应用前景。
2.3 水能水能是指通过水的动力转化为电能或机械能的能源。
利用水能可以发电、供水、灌溉等。
水能是一种最主要的可再生能源之一，广泛应用于水电站、水轮机等项目。
2.4 核能核能是指利用核反应释放出的能量来产生电能或热能的能源。
核能具有能量密度高、污染少等特点，但是核能开发利用过程中涉及核废料处理和安全问题等挑战。
2.5 地热能地热能是指通过地壳内部的热能转化为电能或热能的能源。
地热能具有稳定可靠、无污染等优势，目前在地热供暖、温泉开发等方面得到了广泛应用。
2.6 生物能源生物能源是指通过生物质和生物化学反应转化为能源的能源形式。
利用生物能源可以发电、生产生物燃料等。
生物能源具有可再生、减少温室气体排放等优势，但也面临着农业用地占用和生物多样性损失等问题。
3. 新能源的发展现状新能源的发展现状主要包括以下几个方面：3.1 太阳能发电太阳能光伏发电已经成为可再生能源中最重要的一种形式之一。
新能源科学与工程专业课
新能源科学与工程专业课
新能源科学与工程专业课包括但不限于以下几门课程：
1. 新能源工程概论：介绍新能源的基本概念、发展历程和国际动态，探讨新能源工程的基本原理和技术。
2. 可再生能源技术：包括太阳能、风能、水能等可再生能源的原理、利用技术和发展趋势。
3. 新能源材料与器件：介绍新能源领域的关键材料和器件，如太阳能电池、燃料电池等，以及其原理、制备和性能。
4. 新能源系统工程：探讨新能源系统的设计、建模和优化方法，包括能源转换、储能和能量管理等方面的内容。
5. 清洁能源策略与政策：研究清洁能源的政策、法规和市场等方面情况，分析政策对于新能源发展的影响。
6. 可再生能源经济学：探讨可再生能源的经济学原理、成本效益分析和市场运作等问题。
7. 新能源系统控制：研究新能源系统的控制理论和方法，包括分布式能源系统的控制和调度等内容。
8. 新能源应用与评估：介绍各种新能源技术在不同领域的应用，如建筑、交通、工业等，并进行评估和优化。
以上仅为一些典型的课程，具体的课程设置可能因学校和课程目标的不同而有所差异。
此外，新能源科学与工程专业课程还可根据新能源领域的发展变化进行调整和更新。
新材料产业——新能源材料
新材料产业——新能源材料新能源材料是指用于新能源领域的材料，包括太阳能、风能、地热能、生物能、核能等方面的材料。
新能源材料的研发和应用对于实现能源可持续发展、提高能源利用效率和保护环境具有重要意义。
以下是关于新能源材料的一些概述。
首先，太阳能材料是新能源材料中的重要组成部分。
太阳能电池是将光能转化为电能的装置，其关键是太阳能吸收材料。
目前主要的太阳能吸收材料包括单晶硅、多晶硅、铂、钴等。
此外，近年来，很多新型材料如钙钛矿材料、有机光伏材料等也被广泛研究和应用于太阳能领域，这些材料具有高效、低成本等特点，有望成为未来太阳能电池的主流材料。
其次，风能材料也是新能源材料领域的重点研究对象。
风能是一种非常可靠且源源不断的新能源，风力发电的核心是风机叶片。
目前，风能材料的研究主要集中在提高风机叶片的能效、抗风险和减少噪音等方面。
新型复合材料如碳纤维增强聚酰胺复合材料、碳纤维增强环氧复合材料等被广泛应用于风机叶片，可以提高其强度、刚度和耐腐蚀性能。
第三，地热能材料也是新能源材料领域的研究热点之一、地热能是通过利用地壳储存的热能进行发电和供热的一种新能源形式，其核心是地热换热系统。
目前，地热能材料的研究主要集中在开发具有良好热导率和热稳定性的材料，以提高地热换热系统的效率和寿命。
钻井材料、导热材料和防腐蚀材料等都是地热能材料的重要组成部分。
最后，核能材料是新能源材料中的另一个重要领域。
核能是一种高效、可持续且低碳的能源形式，核能材料的研究涉及到核燃料、冷却剂、辐射屏蔽材料等方面。
新型核燃料材料如MOX燃料、TWR燃料等被广泛研发和应用于核能领域，可以提高核能的利用效率和安全性。
总之，新能源材料是实现能源可持续发展的关键因素之一、随着对能源需求的不断增长和环境保护的要求，新能源材料的研发和应用将会越来越受到重视。
通过不断地研究和创新，有望开发出更加高效和环保的新能源材料，为能源领域的可持续发展作出更大贡献。
01新能源材料概论
《新能源材料概论》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：13103213课程类别：专业选修课适应专业：材料物理总学时：36总学分： 2课程简介：本课程介绍了新能源材料的基础与应用。
具体内容包括：绪论，新型储能材料，锂离子电池材料，燃料电池材料，太阳能电池材料基础与应用，其他新能源材料。
《新能源材料概论》是新能源材料领域综合和前沿知识的论述。
基础理论描述清晰而精炼，突出新能源材料领域涉及的方方面面，有助于推动新能源学科的发展，促进新能源技术与工程的研究。
通过本课程的学习，以拓宽学生的知识面、培养实践技能与创新能力，培养新能源科学与技术发展所需的合格和创新性人才。
授课教材：《新能源材料:基础与应用》, 艾德生、高喆，化学工业出版社, 2010年。
参考书目：[1]《新能源材料》，吴其胜，华东理工大学出版社，2012年。
[2]《新能源概论》，王革华、艾德生，化学工业出版社，2012年。
[3]《新能源技术》，翟秀静、刘奎仁、韩庆，化学工业出版社，2010年。
二、课程教育目标本课程涉及内容广泛，要求学生在学习时，注重掌握新能源材料的基本特征和基本类型，理解新能源材料的基本性质，熟悉新能源材料的一些基本制备方法，了解新能源材料的实际应用，了解新能源材料的研究现状、理解新能源材料的主要任务及面临的课题，了角新能源材料研究未来发展前景。
三、教学内容与要求第一章绪论教学重点：掌握新能源材料的基本特征，掌握新能源材料的基本分类教学难点：新能源材料在国民经济中的地位和面临的挑战教学时数：2学时教学内容：掌握新能源材料的基本特征，掌握新能源材料的基本分类，了解新能源材料的基本应用和研究主要进展。
教学方式：课堂讲授教学要求：（1）掌握新能源材料的基本特征，掌握新能源材料的基本分类。
（2）了解新能源材料的基本应用和研究主要进展。
第二章新型二次电池材料教学重点：掌握镍氢电池的基本结构和工作原理，了解镍氢电池对正极材料的基本要求，理解储氢材料在镍氢电池在基本用途和基本要求，掌握几种常见储氢合金的基本特征、基本性质和研究动态。
新能源材料
新能源材料一、新能源概念与概况新能源又称专门规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。
新能源的各种形式差不多上直截了当或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能，要紧包括太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。
相关于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，关于解决当今世界严峻的环境污染问题和资源枯竭问题具有重要意义。
据估算，每年辐射到地球上的太阳能为17.8亿千瓦，其中可开发利用500-1000亿度。
但因其分布专门分散，目前能利用的甚微。
地热能资源指陆地下5000米深度内的岩石和水体的总含热量。
其中全球陆地部分3公里深度内、150℃以上的高温地热能资源为140万吨标准煤，目前一些国家已着手商业开发利用。
世界风能的潜力约3500亿千瓦，因风力断续分散，难以经济地利用，今后输能储能技术如有重大改进，风力利用将会增加。
海洋能包括潮汐能、波浪能、海水温差能等，理论储量十分可观。
限于技术水平，现尚处于小规模研究时期。
当前由于新能源的利用技术尚不成熟，故只占世界所需总能量的专门小部分，今后有专门大进展前途。
二、国内外新能源开发觉状作为传统能源的煤、石油和天然气在一二百年内将面临枯竭和耗尽，面对传统能源危机，一些发达国家未雨绸缪，制定应对传统能源危机的进展战略，研究开发新能源，采取了一些应对措施，取得了不错的成效。
——燃料电池的开发利用。
日本与国际燃料电池公司联合开发大规模生产燃料电池的技术已产生了可观的经济效益。
东芝、富士、三菱等公司进行联合，打算到2010年安装容量为2000MW的燃料电池发电站。
德国奔腾集团、美国三大汽车制造商以及一些石油公司正在开发以燃料电池为动力的汽车。
法国雷诺汽车公司宣布，差不多开发出一种远程燃料电池电动汽车，行程达500公里。
——太阳能的开发利用。
发达国家还在太阳能电池市场进行着猛烈竞争，美国居领先地位，日本居第二位，欧洲居第三位。
1.1新能源及其新材料
D、全球森林面积迅速下降，现有森林已无法吸收各国 所排放的二氧化碳，已使大气层中二氧化碳含量迅 速增加，整个气候状况已经进入恶性循环状态。
E、气候变暖有可能导致极地冰帽迅速融化，进而使海 平面上升，引发大规模洪水。在地球历史上发生于 15万年前的冰川期则只是因为在2万年内地球气温升 高5℃所造成的。
温 室 气 体 的 来 源
统计数据
因二氧化硫排放每年经济损失1126 亿元(世界银行统计超过5000亿元)
世界十大严重污染城市
7 中国占：
个
在北京、上海等大城市， 空气污染的60%来自汽车 排放 二氧化碳的全球排放量 中，中国居第二
我国能源现状与发展问题
1.可再生清洁能源如风能、太 阳能等所占比例不到3% 2.石油、煤和天然气占初级 能源消耗的85%左右 3.其余主要是火电和水电
如：太阳电池材料决定着光电转换效率；
燃料电池的电极材料决定着电池的质量和 寿命； 材料的制备工艺又决定着能源的成本。
介绍几种新能源材料
（1）太阳能电池材料 （2）储氢材料 （3）氢镍电池材料 （4）锂离子电池材料 （5）燃料电池材料 （6）核能材料
F. 温室效应还会造成极端降水（暴雨、暴雪）、飓风、 山崩及泥石流等“非常事件”将频繁出现。专家们 注意到，在过去几年里，衡量气候变化的“非常事 件指数”（Extrenme Event lndex）不断攀高，由于 气候变化而引起的自然灾害随时可能出现。
G. 温室效应造成厄尔尼诺现象频繁发生，气候异常、 危害严重
图1 某些气体的吸收波段
温 室 效 应
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光——热转化 光——电转化
光——化学转化
2.1.4 太阳能的利用方式——光热转化
光热转化：就是把太阳辐射能通
过各种集热装置（集热器）转变
成热能。主要包括热水器、干燥 器、采暖和制冷、太阳房、太阳 灶和高温炉、海水淡化装置、水 泵、热力发电装置及太阳能医疗 器具；
北京2008奥运会的示范工程， 中国太阳能第一楼
五、几点感想
1.1 能源的概念 能源是指一切能量比较集中的含能体和提 供能量的物质运动形式
电
煤
天然气
石油
1.2 能源的分类
按能源的形成方式划分
一次能源——直接来自自然界的未经加工转换的能源，如 柴草、煤炭、原油、天然气、核燃料、水力、风力、太阳能、 地热能、海洋能等。 二次能源——把一次能源直接或间接转化来的能源称二次 能源，如蒸汽、焦炭、洗煤、煤气、电力、汽、煤、柴、油、 氢能等。
环境污染 —— 化石燃料的使用带来了 严重的环境污染, 导致了温室效应的产生 和酸雨的形成。2005年2月16日，旨在减 排室温气体的《京都协议书》已经正式生 效。 能源危机 ——石油、天然气和煤炭这三 种人类使用的主要能源可开采年限，分别 只有40 年、50 年和240 年。目前我国已 经有超过31%的石油需要进口，而到2010 年，这一数字将会增长到45-55%。
正在开采的油井
1.3 能源问题
▲2、我国的能源结构 ▲1、我国和世界的能源消耗 20%的能源消耗生产了约5%的GPD
新能源Байду номын сангаас术
——新能源和可再生能源
2 新能源的几种形式
生物质能
太阳能
小水电
氢 能
天然气水合物
风能
地热能 海洋能
2.1 太阳能
太阳能是各种可再生能源中最重要的 基本能源，也是人类可利用的最丰富的能 源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达 1.05×1018千瓦时（3.78×1024J），相当 于1.3×106亿吨标准煤。
1.2 能源的分类
按现阶段使用的成熟程度划分
常规能源 ——指人类已长期使用，巳在技术上也比较成 熟的能源。 新能源 ——指虽已开发并少量使用，不过技术上还未成 熟而没有被普遍使用，但却具有潜在应用价值的能源。
1.3 能源问题
随着技术和经济的发展以 及人口的增长，人们对能源的 需求越来越大，能源问题也越 来越突出。
1.2 能源的分类
按能源的使用性质划分
含能体能源 ——指能够提供能量的物质能源，其特点是 可以保存且可储存运输，如煤炭、石油等。 过程性能源 ——指能够提供能量的物质运动形式，它不 能保存、难于储存运输，如太阳能，电能等。
1.2 能源的分类
按能源可否再生划分
不可再生能源 ——指随人类的使用而减少的能源，如煤 炭、原油、天然气等化石能源 可再生能源 ——不随着人类使用而逐渐减少的能源 ，如 水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、生物质能等非化石 能源
新能源概论
新能源及其材料
新能源概论
能源的概念及分类 新能源和可再生能源 氢能经济及燃料电池技术 氢能技术研发在重庆大学 几点感想
新能源及其材料
能源现状 新能源及其发展现状
新能源概论
目录
一、能源的概念及分类
二、新能源和可再生能源
三、氢能经济及燃料电池技术 四、氢能技术研发在重庆大学
2.1.4 太阳能的利用方式——光热转化
☆平板太阳能热水器 产水量大，利于清洁，热 效率高，是与建筑物相结合的首选产品。但不抗 冻，环境温度0℃时则不能工作，广泛运用于非 结冰地区，国外90%以上的用户使用本产品（通 过改造的平板热水器可抗严寒）。 ☆真空管太阳能热水器 高硼硅玻璃真空管具有一 定的抗冻能力，可在－15℃的环境中照常工作。管 内走水，易炸裂，时间长了会有水垢积存，影响热 效率，
燃气热水器 1000(含钢瓶)
电热水器
3000 15 0 3000
600 5 675 11925
6 810 15150
15年需总费用（元）
2.1.4 太阳能的利用方式——光电转化
光电转化：就是通过太阳 能电池（光电池、光伏电 池）将太阳辐射能直接转 变成电能。各种规格类型 的太阳电池板和供电系统 均属这一类。
2.1.2全球太阳能资源分布情况
2.1.3 我国太阳能资源分布特点
我国太阳能分布： 太阳能的高值中心和低 值中心都处在北纬 22°-35°这一带，青 藏高原是高值中心，四
川盆地是低值中心；太
阳年辐射总量，西部地 区高于东部地区，而且
除西藏和新疆两个自治
区外，基本上是南部低 于北部。
2.1.4 太阳能的利用方式
☆热管太阳能热水器 在普通真空太阳集热管中
加上传热导管即可，因为增加了传热介质，热效率 有一定损耗。优点是管内无水，永不结垢，适用严 寒地区使用。
2.1.4 太阳能的利用方式——光热转化
太阳能热水器与其它热水器使用效益比较表
热水器装置类别 装置投资（元） 装置寿命（年） 每年燃料动力费 （元）
太阳能热水器
2.1.4 太阳能的利用方式——光电转化
工作原理：光伏发电是 根据光生伏打效应，将 太阳光直接转化为电能。
2.1.4 太阳能的利用方式——光电转化
在光伏发电中，半导体材料起着关键的作用，目前主要的光伏材料有： 光伏材料 特点
保持着目前最高的光电转化效率（实验室24.4%，商业12%~16% ），纳米晶硅 薄膜光伏电池发展较快，光吸收系数较低，当样品厚度小于100μm时，几乎不 能吸收hv>Eg的全部光子。 目前较高的多晶硅电池转换效率为19%(德国费莱堡太阳能研究所)，实为硅氢合 金材料，其光学禁带宽度为1.12-1.7eV。到目前为止该类光伏电池的光电转化效 率还比较低，存在光致退化效应。 最高转换效率已经达到18.8%(NREL)，三元化合物半导体，禁带宽度覆盖了最主 要的太阳光谱部分。 目前实验室电池的效率达到16%，大面积商业模件的效率为10%，为多晶材料，晶 粒间界增强了光生少数载流子的收集。 光电转化效率已经达到3%，主要有酞菁锌(ZnPc)、甲基卟啉(TTP)、聚苯胺(Pam) 等。通过适当的化学掺杂可提高电子迁移率，禁带宽度为几个电子伏特。可能在 非常低的温度下，以低廉的价格进行大面积的光伏电池制备。 光电转化效率达到了7%，建立在快速的再生型光电转换过程之上，对于低电阻的 电子传输过程来说，对电极上常常会覆盖一层Pt催化剂。
按目前太阳的质量消耗速率计，
可维持6×1010年。所以可以说它是 “取之不尽，用之不竭”的能源。
2.1.1 太阳能特点
1) 总量最大——取之不尽，用之不竭（应对能源危机） 2) 分布最广——遍布世界各地（应对传统能源的区域差 异和贸易壁垒） 3) 最清洁——利用过程中不会产生任何污染，也不会产 生废弃物（应对环境恶化） 4) 能源品位低——需要一定的面积保证（通常认为在不 考虑地球大气吸收的情况下，功率是1.39KW/m2 ） 5) 不稳定因素多——多数利用方式受天气状况影响