新能源材料-1ppt课件

新能源的开发一方面靠利用新的原理来发 展新的能源系统，另一方面靠材料的开发与应用， 使新系统得以实现，并提高效率，降2低0 成本。
Potential of Renewable Energy
• Hydroelectric • Geothermal • Wind
Biomass Solar Tide
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一些新材料可提高储能和能力转化效果
如：镍电池、锂离子电池等都是靠电极材料的 储能效果和能量转化功能而发展起来的新型二 次电池。
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新材料决定着核反应堆的性能与安全性。 材料的组成、结构、制作、加工工艺决定着投资与运行 成本。
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。
新能源材料
—基础与应用
丁占来 石家庄铁道大学材料学院
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第一章 课程绪论
1.1 新能源的概念 1.2 新能源材料基础 1.3 新能源材料的应用现状
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能源分类
能源分类
一次能源
可再生能源
非再生能源
二次能源(经转换 或提炼）
风能，水能，太 化石燃料（煤， 电能，氢能，汽 阳能，地热，海 石油，天然气） 油，柴油等 洋能，生物能 铀
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能源应用现状
(1) 人类社会对能源的需求不断增加。
能源是与人类社会的生存与发展休戚相关的。 人类社会的发展伴随着能源消耗的增加。
世界一次能源消费的增长率
4
(2)能源结构发生变化。
世界一次商品能源构成
5
(3) 能源应用形态有所改变。
小型的可移动电源的需求量增长很快， 这主要是信息技术发展的结果；特别是近年来 笔记本电脑、手提电话等移动通信、摄像机、 声像设备以及一些军用电子设备的发展，对电 池的能量密度要求更高，并要求能够反复使用。 因此促进了高容量二次电池的发展。
无穷大
300 250 200 150 100
50 0 太阳能
约230年
约45年 约15
约61年 约30
约81
约71年 约50
石油 天然气 煤
铀
世界 中国
我国各种能源探明储量（以储采比表示）与世界比较
摘自“光伏技术和产业发展战略国际研讨会：机遇与挑战” 论文集
2004年4月8日， 北京 P8
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化石能源及其现状
表3 全球各国CO2排放量比较排行
二氧化碳是化石能源的最终排放形态
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汽车油耗占汽柴油诮费的比例(2002)
汽油车
耗油量， 占消费量，
万吨
%
2825
75.5
柴油车 1888
24.2
交通运输用油约占石油消耗的40%
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2020年 原油需求控制在4.5亿吨，至少进口2.5亿吨，
对外依存度65%；
汽车保有量应控制在1亿辆 2004年，产量500万辆，到2010年汽车年产超 过1000万辆。
2010
很明显，近
20 年 来 ， CO2 的
浓度上升迅速非
常 迅 速 ， 2010 年
将 接 近 550ppm
。
而且，主要
分布在美国和中 国所在的北半球 高纬度60-80度处 。 17
CO2大量排放带来的最直接危害就是产生温室效应！
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化石能源及其现状
应对气候变化的国际行动 为应对全球气候变化，国际社会制定了《联合国气候变化
(7) 新能源材料的基础：
新能源材料是材料学科的一个重要研究方向； 新能源材料分类：
新能源技术材料； 能量转化与储能材料； 节能材料。 新能源材料的基础：仍然是材料科学与工程 基于新能源理念的演化与发展。
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新材料的作用：
新材料把原来习用已久的能源变为新能源。
如：半导体材料把太阳能有效地直接转变为电 能；燃料电池能使氢与氧反应而直接产生电能， 代替过去利用氢气燃料获得高温。
框架公约》和《京都议定书》。许多国家和非政府组织相 应建立了碳基金，并以此为平台开展减排和碳汇项目。以 实际行动参与应对气候变化
联合国气候变化框架公约
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(6) 新能源的开发不断取得进展
不可再生能源逐渐向新能源和可再生能源过 渡，是发展国际趋势。
太阳能、生物能、核能、风能、地热、海洋 能等一次能源和二次能源中的氢能。
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(4) 矿物能源面临枯竭。（1992世界能源大会）
石油/年 天然气/年 煤/年
铀/年
世界
49
57
262
60
中国
23
61
102
30
7
Total Primary Power vs Year 1990: 12 TW 2050: 288TW
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
燃料油
2900
2700
化工来自百度文库油
4700-5600
7200-8700
其它
5400-5500
6600-6700
石油产品合计
31300-33500
38800-47700
国内石油需求
3.3-3.5亿吨
4.1-5.0亿吨
其它：LPG、沥青、石油焦、溶剂油、硫磺等 2004年我国汽柴油消耗分别达4706万吨和10292万1吨0 (合计1.5亿吨)
据可靠资料报道，到2020年， 我国能源的消费比例除了利用 石油、煤和天然气以及水电外， 风能的消费比例要占到10%， 核能的消费要占到3%。
各种能源的消费比例图
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我国石油产品需求预测
2010年，万吨
2020年，万吨
汽、煤、柴油
17750-18900
21700-28800
润滑油
520-560
560-770
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(8) 能源材料的概念及分类
广义上，凡能源工业及能源利用技术所需的材料都 可称为能源材料。
新能源材料－如增殖堆用核材料、太阳能电池材料 节能材料－如非晶态金属磁性，超导材料。 储能材料－如贮氢（吸氢）材料，高比能电池材料
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参考资料:
1、《新能源材料-基础与应用》艾德生等编著，化学工业 出版社。
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(5) 矿物燃烧造成环境污染。（SO2、CO、CO2、NO）
（植被、土壤；气候；健 康）
图2 世界CO2排放量随时间的变 化
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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
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550 ppm
从左图大气
CO2 浓 度 随 年 代 的变化及其在全
球的分布图可以 看出：
2、 《新能源材料-基础与应用》吴其胜 主编 ，华东理工 大学出版社。
3、《新能源材料与应用》童忠良，张淑谦，杨京京 编 著 ，国防工业出版社 。