太阳能、生物质能和氢能的利用课件
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世界能源的主要来源
能源危机
石油 40年
天然气 50年
煤炭
240年
环境污染
新能源
太阳能 风能
生物质能
波浪能
地热能
材料：向地球源源不断地输送丰富的、洁净的、
免费的能量。有人估计，地球上每年通过光合
作用储藏的太阳能相当于全球能源年耗量的10 倍左右。
一、太阳能的利用
1、太阳能是最基本的能源
3、尚未解决问题
氢气的廉价制取、 氢气的贮存和运输、
4、氢能经济的关键技术
廉价而又高效的制氢技术 安全高效的储氢技术－开发新型高效的储
氢材料和安全的储氢技术是当务之急
5、贮氢材料——解决了氢气的贮存、运输
贮氢金属、薄膜金属氢化物、某些有机物和某些 有机液体氢化物 MHx M + x/2H2 反应可逆 Abs. 氢以原子形式储存，固态储氢，安全可靠 较高的储氢体积密度
3、热化学转换
复杂的化学反应
生物质
可燃性气体
广西柳州建中国首个 甘蔗秸杆发电厂： 该项目二OO九 年六月已建成投产，总投资二亿余元人民 币，每年发电二亿千瓦时，可节约十万吨 标准煤。广西是中国蔗糖主产区，蔗农占 广西总人口近四分之一。利用广西丰富的 甘蔗叶、秸杆发电不仅能变废为宝，节约 煤炭资源，使广西蔗农又多了一项经济收 入，同时还可极大缓解广西工业重镇柳州 的用电压力。
3、开发生物质能的意义
生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气 的第四大能源。 美国2001年消耗的可再生能源中有50.4 ％来自生物质能。 开发低成本、利用效率高，生物质能的 生产工艺，对广大发展中国家具有重要 意义。
拓展视野
能生 的活 利垃 用圾 中 生 物 质
三、氢能的开发与利用
1、氢能开发，大势所趋——“绿色能源”
2)制乙醇
原料 含糖类淀粉多的农作物 条件 催化剂、水解、细菌发酵 用途 燃料、与汽油混合作发动机燃料 方程式
（C6H10O5)n + nH2O
催化剂
nC6H12O6
C6H12O6
发酵
2C2H5OH+2CO2↑
乙醇汽油汽车
乙醇汽油是用90%%的 普通汽油与10%%的燃 料乙醇调和而成。首先， 乙醇汽油增加汽油中的含 氧量，使燃烧更充分，有 效地降低了尾气中有害物 质的排放；第二，有效提 高汽油的标号，使发动机 运行更平稳；第三，可有 效消除火花塞、气门、活 塞顶部及排气管、消声器 部位的积炭，可以延长主 要部件的使用寿命。
热值高，且燃烧产物是水－零排放，无污染 ， 可循环利用 原料丰富：制取氢气的原料是水，资源无穷无 尽－不存在枯竭问题 氢能的利用途径多－燃烧放热或电化学发电 氢的储运方式多－气体、液体、固体或化合物
2、氢能的产生方式
1）电解水制得 2）生物质气化制得 3）以天然气、石油和煤为原料，在高 温 下与水蒸气反应制得 4）以天然气、石油和煤为原料，用部 分氧化法制得 5）光分解水制氢气——理想制取途径
Des.
氢气的贮存和运输问题
碳纳米管储氢材料
1、直接燃烧
缺点:
生物质燃烧 过程的生物质能 的净转化效率在 20－40％之间 和污染严重。
（C6H10O5)n +6n O2
点燃
6n CO2 +5n H2O
注释:用纤维素（C6H10O5）n代表植物枝叶的 主要成分
2、生物化学转换
1）、制沼气 原料：植物的秸秆、枝叶、人畜粪便 条件：厌氧 甲烷 CO2、H2S、NH3、PH3 主要成分： 气体燃料、提供肥料 用途：
葡萄糖
C6H12O6(s)+6O2(g)
百度文库
6H2O(l)+6CO2(g)
△H=-2804kJ/mol
二、生物质能的利用
1、生物质能来源于植物及其加工产品 贮存的能量。 2、生物质能源是一种理想的可再生能源， 其具有以下特点： ①可再生性； ②低污染性 ； ③广泛的分布性 。
3、生物质能的利用方式
1、直接燃烧 2、生物化学转换 3、热化学转换
地球上的风能、水能、海洋温差能、 波浪能和生物质能以及部分潮汐能 都是来源于太阳；即使是地球上的 化石燃料（如煤、石油、天然气等） 从根本上说也是远古以来贮存下来 的太阳能。
日常生活中有哪些利用太 阳能的实例？
太阳能光热转换技术的产品最多。如热水 器、开水器、干燥器、采暖和制冷、温室与太阳 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。 太阳能电池的应用范围很广。例如人造卫 星、无人气象站、通讯站、电视中继站、太阳钟、 电围杆、航标灯、铁路信号灯。
二、太阳能的利用方式
1、光－热能转换
原理：利用太阳辐射加热物体而 获得热能 应用：太阳能热水器
反射式太阳灶 高温太阳炉 地膜、大棚、温室
光能→热能
热水器
大棚
太阳灶
太阳炉
陕西省延安市东馨家园窑洞住宅小区 住户张新丽（左）在家门口利用太阳 能烧水
另一种形式是利用小型太阳能装置为房屋采暖供热，现
己大量应用。
2、光－电转换
（1）光—热—电转换
基本原理:利用太阳辐射能发电。
2、光－电转换
（2）光—电转换
基本原理:是利用光电效应
基本装置:是太阳能电池
应用：为无电场所提供电池，包括移动
电 源和备用电源、太阳能日用电子产品
光能→电能
太阳房
太阳能发电
美国军用太阳能发电帐篷
3、光－化学能转化
应用：选择芒硝晶体(十水合硫酸
钠晶体)白天吸收热量溶解,晚上放 出热量结晶.
4、光－生物质能转换
原理：通过地球上众多植物的光合作用，将 太阳辐射转化为生物质能
化学方程式：
6H2O + 6CO2
原理:光能→化学能
光
叶绿素
C6H12O6 +6O2
(C6H10O5)n +nH2O
淀粉、纤维素
nC6H12O6
发酵分解法、细菌分解法、催化分解法等
微生物制氢
是一种无污染的经济制氢方法。该方法具有原 料易得（如采用有机污染物为原料）、制氢成 本低并可与治理环境污染相结合等优点，该技 术六十年代中期就已提出，九十年代受到重视， 德、日、美等一些发达国家制定了生物制氢的 发展计划，我国近年也已开发出以厌氧活性污 泥对有机废水发酵制取氢气的技术，生产成本 低于电解水制氢，并能以中试规模制氢，产氢 率达5.7m3/m3反应器/d。
能源危机
石油 40年
天然气 50年
煤炭
240年
环境污染
新能源
太阳能 风能
生物质能
波浪能
地热能
材料：向地球源源不断地输送丰富的、洁净的、
免费的能量。有人估计，地球上每年通过光合
作用储藏的太阳能相当于全球能源年耗量的10 倍左右。
一、太阳能的利用
1、太阳能是最基本的能源
3、尚未解决问题
氢气的廉价制取、 氢气的贮存和运输、
4、氢能经济的关键技术
廉价而又高效的制氢技术 安全高效的储氢技术－开发新型高效的储
氢材料和安全的储氢技术是当务之急
5、贮氢材料——解决了氢气的贮存、运输
贮氢金属、薄膜金属氢化物、某些有机物和某些 有机液体氢化物 MHx M + x/2H2 反应可逆 Abs. 氢以原子形式储存，固态储氢，安全可靠 较高的储氢体积密度
3、热化学转换
复杂的化学反应
生物质
可燃性气体
广西柳州建中国首个 甘蔗秸杆发电厂： 该项目二OO九 年六月已建成投产，总投资二亿余元人民 币，每年发电二亿千瓦时，可节约十万吨 标准煤。广西是中国蔗糖主产区，蔗农占 广西总人口近四分之一。利用广西丰富的 甘蔗叶、秸杆发电不仅能变废为宝，节约 煤炭资源，使广西蔗农又多了一项经济收 入，同时还可极大缓解广西工业重镇柳州 的用电压力。
3、开发生物质能的意义
生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气 的第四大能源。 美国2001年消耗的可再生能源中有50.4 ％来自生物质能。 开发低成本、利用效率高，生物质能的 生产工艺，对广大发展中国家具有重要 意义。
拓展视野
能生 的活 利垃 用圾 中 生 物 质
三、氢能的开发与利用
1、氢能开发，大势所趋——“绿色能源”
2)制乙醇
原料 含糖类淀粉多的农作物 条件 催化剂、水解、细菌发酵 用途 燃料、与汽油混合作发动机燃料 方程式
（C6H10O5)n + nH2O
催化剂
nC6H12O6
C6H12O6
发酵
2C2H5OH+2CO2↑
乙醇汽油汽车
乙醇汽油是用90%%的 普通汽油与10%%的燃 料乙醇调和而成。首先， 乙醇汽油增加汽油中的含 氧量，使燃烧更充分，有 效地降低了尾气中有害物 质的排放；第二，有效提 高汽油的标号，使发动机 运行更平稳；第三，可有 效消除火花塞、气门、活 塞顶部及排气管、消声器 部位的积炭，可以延长主 要部件的使用寿命。
热值高，且燃烧产物是水－零排放，无污染 ， 可循环利用 原料丰富：制取氢气的原料是水，资源无穷无 尽－不存在枯竭问题 氢能的利用途径多－燃烧放热或电化学发电 氢的储运方式多－气体、液体、固体或化合物
2、氢能的产生方式
1）电解水制得 2）生物质气化制得 3）以天然气、石油和煤为原料，在高 温 下与水蒸气反应制得 4）以天然气、石油和煤为原料，用部 分氧化法制得 5）光分解水制氢气——理想制取途径
Des.
氢气的贮存和运输问题
碳纳米管储氢材料
1、直接燃烧
缺点:
生物质燃烧 过程的生物质能 的净转化效率在 20－40％之间 和污染严重。
（C6H10O5)n +6n O2
点燃
6n CO2 +5n H2O
注释:用纤维素（C6H10O5）n代表植物枝叶的 主要成分
2、生物化学转换
1）、制沼气 原料：植物的秸秆、枝叶、人畜粪便 条件：厌氧 甲烷 CO2、H2S、NH3、PH3 主要成分： 气体燃料、提供肥料 用途：
葡萄糖
C6H12O6(s)+6O2(g)
百度文库
6H2O(l)+6CO2(g)
△H=-2804kJ/mol
二、生物质能的利用
1、生物质能来源于植物及其加工产品 贮存的能量。 2、生物质能源是一种理想的可再生能源， 其具有以下特点： ①可再生性； ②低污染性 ； ③广泛的分布性 。
3、生物质能的利用方式
1、直接燃烧 2、生物化学转换 3、热化学转换
地球上的风能、水能、海洋温差能、 波浪能和生物质能以及部分潮汐能 都是来源于太阳；即使是地球上的 化石燃料（如煤、石油、天然气等） 从根本上说也是远古以来贮存下来 的太阳能。
日常生活中有哪些利用太 阳能的实例？
太阳能光热转换技术的产品最多。如热水 器、开水器、干燥器、采暖和制冷、温室与太阳 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。 太阳能电池的应用范围很广。例如人造卫 星、无人气象站、通讯站、电视中继站、太阳钟、 电围杆、航标灯、铁路信号灯。
二、太阳能的利用方式
1、光－热能转换
原理：利用太阳辐射加热物体而 获得热能 应用：太阳能热水器
反射式太阳灶 高温太阳炉 地膜、大棚、温室
光能→热能
热水器
大棚
太阳灶
太阳炉
陕西省延安市东馨家园窑洞住宅小区 住户张新丽（左）在家门口利用太阳 能烧水
另一种形式是利用小型太阳能装置为房屋采暖供热，现
己大量应用。
2、光－电转换
（1）光—热—电转换
基本原理:利用太阳辐射能发电。
2、光－电转换
（2）光—电转换
基本原理:是利用光电效应
基本装置:是太阳能电池
应用：为无电场所提供电池，包括移动
电 源和备用电源、太阳能日用电子产品
光能→电能
太阳房
太阳能发电
美国军用太阳能发电帐篷
3、光－化学能转化
应用：选择芒硝晶体(十水合硫酸
钠晶体)白天吸收热量溶解,晚上放 出热量结晶.
4、光－生物质能转换
原理：通过地球上众多植物的光合作用，将 太阳辐射转化为生物质能
化学方程式：
6H2O + 6CO2
原理:光能→化学能
光
叶绿素
C6H12O6 +6O2
(C6H10O5)n +nH2O
淀粉、纤维素
nC6H12O6
发酵分解法、细菌分解法、催化分解法等
微生物制氢
是一种无污染的经济制氢方法。该方法具有原 料易得（如采用有机污染物为原料）、制氢成 本低并可与治理环境污染相结合等优点，该技 术六十年代中期就已提出，九十年代受到重视， 德、日、美等一些发达国家制定了生物制氢的 发展计划，我国近年也已开发出以厌氧活性污 泥对有机废水发酵制取氢气的技术，生产成本 低于电解水制氢，并能以中试规模制氢，产氢 率达5.7m3/m3反应器/d。