导论心得7( 能源化学与化工的原理、技术及发展趋势)

导论心得7

能源化学与化工的原理、技术及发展趋势（讲授人：沈少华教授）

内容：1. 能源转化与储存的化学与化工基础

2. 能源转化热化学原理、技术及发展趋势

3. 能源转化电化学原理、技术及发展趋势

4. 能源转化光化学原理、技术及发展趋势

5. 能源转化生物化学原理、技术及发展趋势

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这周周一，我们听了沈少华教授关于能源化学与化工的原理、技术及发展趋势的一堂课。沈教授谈到了能源转化与储存的化学与化工基础、能源转化热化学原理、技术及发展趋势、能源转化电化学原理、技术及发展趋势、能源转化光化学原理、技术及发展趋势、能源转化生物化学原理、技术及发展趋势，这让我受益良多，现在让我来谈谈我关于这堂课所学的一些看法。

能源工程是个横跨多领域的学科，能源的转化过程既牵扯到化学反应又牵扯到物理做功，比如一个普通的蒸汽动力循环，燃烧煤之类的化石能源放出热能将水加热成蒸汽，急牵扯到燃烧的化学反应又牵扯到传热学，化学知识对于能源领域是非常必要的。

能源转化有热化学过程例如煤的燃烧，光化学如光合作用，电化学如燃料电池发电，生物化学如沼气的生产。热化学过程是最为常见的人力能源转化过程，我们的日常生活、公共用电、工业生产等所用的能源大多是来自热化学过程。热化学过程目前主要以化石能源的燃烧为主，我国的煤炭产量较为丰富，所以我国能源供给多来自于煤炭的燃烧，常规能源中，煤炭的比例占74%以上，而世界能源消费结构中，以石油为主，煤炭比重略高于天然气。化石能源的燃烧大概可以表示为化石能源中的碳元素变成二氧化碳，氢元素生成水，同时产生部分二氧化硫、氮氧化合物以及PM2.5并且放出热量。实际上，目前热化学方向的新能源研究主要偏向于氢能，因为氢气具有许多含碳化石能源不具备的优点除核燃料外，氢的发热值是目前所有燃料中最高的，是汽油的3倍。而且氢气燃烧产生水，碳元素则会产生二氧化碳，导致温室效应的产生，不仅如此，化石能源的燃烧还会产生二氧化硫诱发酸雨的产生，氮氧化合物则是光化学效应的罪魁祸首，PM2.5则是令人谈之色变的雾霾的重要组成物，对人体呼吸道伤害极大。氢能作为一种高效、清洁、可持续的“无碳”能源已得到世界各国的普遍关注，被誉为21世纪的能源。发展氢经济是人类摆脱对化石能源的依赖、保障能源安全的永久性战略选择。不过对煤等化石能源的利用倒不仅仅是普普通通的燃烧而已，煤化工工业将煤液化，将煤制二甲醚、乙烯等，这倒是属于化工领域。

光化学反应是地球生物存在的根本之基之一，也就是光合作用，但是运用到工业方面的确实不多，倒是光物理过程比如光伏发电倒是更为人所熟知，目前的光化学发展比如有化学激光器，利用化学反应实现粒子数反转，将化学能转化为激光的光能。讲到电化学，燃料电池就是其代表。燃料电池就是指利用燃料的氧化还原反应中电子的转移直接在阴阳两极产生电流，从而实现化学能和电能之间直接相互转换的装置。与一般的热化学反应发电不同，燃料电池实现化学能和电能之间转换无需经历热能、机械能两个过程。因此，燃料电池的效率极高，高达90%，而且无需像一般热化学反应那么复杂的设备条件和场地要求，操作更方便，可靠性更高，环境适应性更为良好。