能源材料01-概述讲解
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第一章 1 能源的概念、种类
2 能源与功能材料 33 能源应用现状 44 新能源材料的发展 55 材料对能源的影响
能源
能源和材料是社会发展的物质基础。
新能源
新能源（主要指绿色的可再生能源） 具有分布普遍、储量丰富、可以互 补、对环境和生态影响小等一系列 特点。新能源开发和有效利用的关 键之一是与其相应的材料。
EM
能源材料
Energy Materials
主讲：管 婧
本课程
首先通览能源面临的形式，发展新能源及新能源材料的必 要性，与取得的主要进展；
然后从分析各种新能源（热能、氢能、太阳能、二次能源、 燃料电池等）的特点出发，学习各种新材料在能源转换中 的应用，存在的问题，相关的研究及材料基础理论在其中 的应用和发展，有关的能源政策。
三 地球能量的来源和分类
能源的来源： ①来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）
煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的 动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代 生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海 流能等也都是由太阳能转换来的。
②地球本身蕴藏的能量 如原子核能、地热能等。
和煤相比（1）石油含氢量高，含氧量低。 （2）石油中的碳氢化合物以直链烃为主。 煤中的碳氢化合物以芳烃为主。
四 化石能源：煤、石油和天然气概述
1. 煤的种类及主要成分
无烟煤 含碳量/ % 85~95
烟煤 70~85
褐煤 50~70
泥煤 50
煤的化学组成
元素 C
H
O
N
S
含量/ % 85.0 5.0
7.6
0.7
1.7
C：主要可燃成分， C (s) + O2 (g) = CO2 (g) △rHmθ(298.15k)= -393.5 kj·mol-1
薪柴时期：主要以薪柴等生物质燃料为主要能源的 时代，生产和生活水平极低，社会发展缓慢。
煤炭时期：以煤炭取代薪柴作为主要能源，蒸汽机成为 生产的主要动力，工业迅速发展，劳动生产力增长很大。
石油时期：开始了能源利用的新时期。近30年来，世界 上许多国家依靠石油和天然气，创造了人类历史上空前的 物资文明。
3 清洁能源和非清洁能源（按对环境污染）
清洁能源：对环境无污染或污染很小的能源。如：太阳能、水能、风能 非清洁能源：对环境污染较大的能源。如：煤、石油、天然气等化石能源
4 常规能源和新能源（按利用程度）
常规能源：化石燃料、水流能、风能等人类早就应用的能源. 新能源：核能、太阳能、地热能、潮汐能等新近才开始利用的能源
太阳能
化石 能源
新能源
生物质能
电能
二、能源利用与社会发展
人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服然的历 史。
(1)火的发现和利用； (2)畜力、风力、水力等自然动力的利用； (3)化石燃料的开发和热的利用； (4)电的发现及开发利用； (5)原子核能的发现及开发利用； (6)新能源的开发与利用。
人类社会已经历了三个能源时期：
能源分类
形成条件 利用技术
一次能源
二次能源
常规能源 新能源 清洁能源 可再生能源
化石能源 水能、油页岩
焦炭、汽油、化学品、 电力、蒸汽
核能、太阳能、地热、 海洋能、风能、潮汐 二次电池、氢能 能、生物质能
核能、太阳能、地热、 海洋能、风能、潮汐 二次电池、氢能 能、生物质能
太阳能、地热、海洋 能、风能、潮汐能、 生物质能
（2）煤的液化
煤与石油的区别： ① 煤： H : C = 0.4~0.8
石油： H : C = 1.5~1.8 ② 煤分子量＞石油分子量10倍
直接液化法 间接液化法
煤间接液化工厂
3. 石油和天然气
石油的主要组成元素为
C
H
O
N
S
83~87% 10~14% 0.05~25% 0.02~0.25% 0.05~8
H：主要可燃元素 有效氢——与C S P结合，可燃烧 化合氢——与O 结合，不能燃烧
O , S, N等：有害成分。
2. 煤的有效洁净利用——洁净煤技术 （中Cl国ea洁n净C煤oa技l T术e主ch要no技lo术gy领域简：称 CCT）
煤炭利用前净化技术
煤炭洁净燃烧
煤炭的转化技术
污染控制与废气、废物管理
百度文库
1.1 能源与化学概论
1.1 能源概述 1 能源的分类 2 世界能源结构与消费 3 中国能源现状及趋势 4 能源开发利用
限制并有计划的开采石油和天然气 发展原子能 加速开发利用新能源 节流
1.1 能源与化学概论
一、 能源定义
可以直接或间接提供人类所需的光、热、电、动力等 任何形式的载能体资源。
能源定义目前约有20种。例如： 《科学技术百科全书》说：“能源是 可从其获得热、光和动力之类能量的 资源”；《大英百科全书》说：“能 源是一个包括着所有燃料、流水、阳 光和风的术语，人类用适当的转换手 段便可让它为自己提供所需的能量”； 《日本大百科全书》说：“在各种生 产活动中，我们利用热能、机械能、 光能、电能等来作功，可利用来作为 这些能量源泉的自然界中的各种载体， 称为能源”；我国的《能源百科全书》 说：“能源是可以直接或经转换提供 人类所需的光、热、动力等任一形式 能量的载能体资源。”可见，能源是 一种呈多种形式的，且可以相互转换 的能量的源泉。
（1） 煤的气化
H2O(g),O2 气化剂
C
高温
H2 CO CH4
1) C + O2 = CO2 2) C + 1/2 O2 = CO 3) C + CO2 = 2CO 4) C + H2O = CO + H2 5) C + 2H2O = CO2 + 2H2
6) CO + H2O = CO2 + H2 7) C + 2H2 = CH4 8) CO + 3H2 = CH4+ H2O 9) CO + 2H2 = CH4 10) CO2 + 4H2 = CH4+ 2H2O
③地球和其他天体相互作用而产生的能量 如潮汐能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。
能源分类
1 一次能源和二次能源（按获得的方式）
一次能源：是自然界直接提供的能源. 二次能源：由自然界提供的能源转化而来的能源.
2 再生能源和不可再生能源（按是否再生）
可再生能源：对于一次能源，如太阳能、风能等可从自然界源源不断的得到的能源。 不可再生能源：如煤、石油天然气以及核燃料等一旦消耗很难再生的能源。
第一章 1 能源的概念、种类
2 能源与功能材料 33 能源应用现状 44 新能源材料的发展 55 材料对能源的影响
能源
能源和材料是社会发展的物质基础。
新能源
新能源（主要指绿色的可再生能源） 具有分布普遍、储量丰富、可以互 补、对环境和生态影响小等一系列 特点。新能源开发和有效利用的关 键之一是与其相应的材料。
EM
能源材料
Energy Materials
主讲：管 婧
本课程
首先通览能源面临的形式，发展新能源及新能源材料的必 要性，与取得的主要进展；
然后从分析各种新能源（热能、氢能、太阳能、二次能源、 燃料电池等）的特点出发，学习各种新材料在能源转换中 的应用，存在的问题，相关的研究及材料基础理论在其中 的应用和发展，有关的能源政策。
三 地球能量的来源和分类
能源的来源： ①来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）
煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的 动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代 生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海 流能等也都是由太阳能转换来的。
②地球本身蕴藏的能量 如原子核能、地热能等。
和煤相比（1）石油含氢量高，含氧量低。 （2）石油中的碳氢化合物以直链烃为主。 煤中的碳氢化合物以芳烃为主。
四 化石能源：煤、石油和天然气概述
1. 煤的种类及主要成分
无烟煤 含碳量/ % 85~95
烟煤 70~85
褐煤 50~70
泥煤 50
煤的化学组成
元素 C
H
O
N
S
含量/ % 85.0 5.0
7.6
0.7
1.7
C：主要可燃成分， C (s) + O2 (g) = CO2 (g) △rHmθ(298.15k)= -393.5 kj·mol-1
薪柴时期：主要以薪柴等生物质燃料为主要能源的 时代，生产和生活水平极低，社会发展缓慢。
煤炭时期：以煤炭取代薪柴作为主要能源，蒸汽机成为 生产的主要动力，工业迅速发展，劳动生产力增长很大。
石油时期：开始了能源利用的新时期。近30年来，世界 上许多国家依靠石油和天然气，创造了人类历史上空前的 物资文明。
3 清洁能源和非清洁能源（按对环境污染）
清洁能源：对环境无污染或污染很小的能源。如：太阳能、水能、风能 非清洁能源：对环境污染较大的能源。如：煤、石油、天然气等化石能源
4 常规能源和新能源（按利用程度）
常规能源：化石燃料、水流能、风能等人类早就应用的能源. 新能源：核能、太阳能、地热能、潮汐能等新近才开始利用的能源
太阳能
化石 能源
新能源
生物质能
电能
二、能源利用与社会发展
人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服然的历 史。
(1)火的发现和利用； (2)畜力、风力、水力等自然动力的利用； (3)化石燃料的开发和热的利用； (4)电的发现及开发利用； (5)原子核能的发现及开发利用； (6)新能源的开发与利用。
人类社会已经历了三个能源时期：
能源分类
形成条件 利用技术
一次能源
二次能源
常规能源 新能源 清洁能源 可再生能源
化石能源 水能、油页岩
焦炭、汽油、化学品、 电力、蒸汽
核能、太阳能、地热、 海洋能、风能、潮汐 二次电池、氢能 能、生物质能
核能、太阳能、地热、 海洋能、风能、潮汐 二次电池、氢能 能、生物质能
太阳能、地热、海洋 能、风能、潮汐能、 生物质能
（2）煤的液化
煤与石油的区别： ① 煤： H : C = 0.4~0.8
石油： H : C = 1.5~1.8 ② 煤分子量＞石油分子量10倍
直接液化法 间接液化法
煤间接液化工厂
3. 石油和天然气
石油的主要组成元素为
C
H
O
N
S
83~87% 10~14% 0.05~25% 0.02~0.25% 0.05~8
H：主要可燃元素 有效氢——与C S P结合，可燃烧 化合氢——与O 结合，不能燃烧
O , S, N等：有害成分。
2. 煤的有效洁净利用——洁净煤技术 （中Cl国ea洁n净C煤oa技l T术e主ch要no技lo术gy领域简：称 CCT）
煤炭利用前净化技术
煤炭洁净燃烧
煤炭的转化技术
污染控制与废气、废物管理
百度文库
1.1 能源与化学概论
1.1 能源概述 1 能源的分类 2 世界能源结构与消费 3 中国能源现状及趋势 4 能源开发利用
限制并有计划的开采石油和天然气 发展原子能 加速开发利用新能源 节流
1.1 能源与化学概论
一、 能源定义
可以直接或间接提供人类所需的光、热、电、动力等 任何形式的载能体资源。
能源定义目前约有20种。例如： 《科学技术百科全书》说：“能源是 可从其获得热、光和动力之类能量的 资源”；《大英百科全书》说：“能 源是一个包括着所有燃料、流水、阳 光和风的术语，人类用适当的转换手 段便可让它为自己提供所需的能量”； 《日本大百科全书》说：“在各种生 产活动中，我们利用热能、机械能、 光能、电能等来作功，可利用来作为 这些能量源泉的自然界中的各种载体， 称为能源”；我国的《能源百科全书》 说：“能源是可以直接或经转换提供 人类所需的光、热、动力等任一形式 能量的载能体资源。”可见，能源是 一种呈多种形式的，且可以相互转换 的能量的源泉。
（1） 煤的气化
H2O(g),O2 气化剂
C
高温
H2 CO CH4
1) C + O2 = CO2 2) C + 1/2 O2 = CO 3) C + CO2 = 2CO 4) C + H2O = CO + H2 5) C + 2H2O = CO2 + 2H2
6) CO + H2O = CO2 + H2 7) C + 2H2 = CH4 8) CO + 3H2 = CH4+ H2O 9) CO + 2H2 = CH4 10) CO2 + 4H2 = CH4+ 2H2O
③地球和其他天体相互作用而产生的能量 如潮汐能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。
能源分类
1 一次能源和二次能源（按获得的方式）
一次能源：是自然界直接提供的能源. 二次能源：由自然界提供的能源转化而来的能源.
2 再生能源和不可再生能源（按是否再生）
可再生能源：对于一次能源，如太阳能、风能等可从自然界源源不断的得到的能源。 不可再生能源：如煤、石油天然气以及核燃料等一旦消耗很难再生的能源。