苏教版高中化学必修二《太阳能、生物质能和氢能的利用》课件
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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
a、利用植物的秸杆、枝叶、杂草等制取沼气
b、用含糖类、淀粉（C6H10O5）n较多的 农作物（如玉米、高粱）为原料，制取 乙醇。
（C6H10O5)n + nH2O
催Hale Waihona Puke Baidu剂
nC6H12O6
C6H12O6
地球上的能流图（单位106MW）
一、太阳能的资源特点 太阳能的优点 1）、资源丰富总量最大 2）、分布最广无需运输 3）、最洁净 太阳能的缺点 1）、能源品位低能流密度低 2）、有不稳定因素 受各种因素（季 节、地点、气候等）的影响
讨论、大家知道日常生活中有哪些利 用太阳能的实例？
太阳电池的光电效率约为10-14%，其产品类型主 要有单晶硅、多晶硅和非晶硅。国内产品（指光 电装置全部费用）价格约60-80/元/峰瓦。 太阳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。 太阳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。
氢气的贮存和运输问题
碳纳米管储氢材料
据PhysOrg网2005年10月24日消息，最近一家名 为Engineuity的以色列公司发明了一种能够在汽 车内产生氢气的技术系统，而且只需要使用镁和 铝等普通金属。这一技术将完全解决汽车在氢气 制造、运输和储存方面的所有相关难点。
3、氢能的利用途径
1）、燃烧放热 2）、用于燃料电池，释放电能 3）、利用氢的热核反应释放的核能
1、解决制氢的能耗问题
氢能的产生方式
1）、以天然气、石油、和煤为原料， 在高温下与水蒸气反应制得 2）、以天然气、石油、和煤为原料， 用部分氧化法制得 3）、电解水制得 4）、生物质气化制得 5）、光解水制得
原理:光→
2、氢气的储存
1、常压储氢 2、高压储氢 3、液氢储氢 密度高、但能耗大、且有 自然挥发 4、金属氢化物 5、吸附储氢
化石燃料与 水蒸气反应 化石燃料 部分氧化
氢能 产生 氢气
水
氢能 的 利用
核能
生物质气化 光分解
用于燃料电池释放电能
生物质能
生物质能来源于植物及其加工产品贮存 的能量。
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 。
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
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。 （C6H10O5)n +6n O2
第四单元
太阳能、生物质能和氢能的利用
石油 40年
天然气 50年
煤碳
240年
太阳能 风能
生物质能
波浪能
地热能
太阳能的利用
太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管 太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量 （约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达 173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球 上的能量就相当于500万吨煤。下图是地球上的 能流图。从图上可以看出，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，所以广义的太阳能所包括的 范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的 光热、光电和光化学的直接转换。
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
太阳能热水器
太阳灶
光能→热能
太阳灶
太阳炉
2、光－电转换
原理：根据光电效应，利用太阳能直接转 化为电能
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 并网发电
光 6H2O+6CO2 叶绿素
C6H12O6+6O2
（C6H10O5)n + nH2O C6H12O6 + 6O2
催化剂
nC6H12O6 6H20 + 6CO2
(C6H10O5)n +nH2O
淀粉、纤维素
nC6H12O6
葡萄糖
C6H12O6(s)+6O2(g)
6H2O(l)+6CO2(g)
△H=-2804kj/mol
乙醇汽车
3、热化学转换
生物质
复杂的化学反应
可燃性气体
讨论：P47，为什么用焚烧的方 法处理垃圾有什么优点？
1、减轻了垃圾占地给城市造成的 压力 2、焚烧产生热量发电 3、焚烧的余热可以取暖 4、残渣可以修桥铺路
氢能的开发与利用
氢能的特点：
1、是自然界存在最普遍的元素
2、发热值高
3、氢燃烧性能好，点燃快 4、氢本身无毒 5、氢能利用形式 6、理想的清洁能源之一 ……
点燃
2C2H5OH+2CO2↑
缺乙醇汽油的优点
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。
• 一定的温度和压力条件下，一些金
属能够大量“吸收”氢气，反应生 成金属氢化物，同时放出热量。其 后，将这些金属氢化物加热，它们 又会分解，将储存在其中的氢释放 出来。这些会“吸收”氢气的金属， 称为储氢合金。
其储氢能力很强。单位体积储氢的密 度，是相同温度、压力条件下气态氢 的1000倍。储氢合金都是固体，需 要用氢时通过加热或减压使储存于其 中的氢释放出来，因此是一种极其简 便易行的理想储氢方法。目前研究发 展中的储氢合金，主要有钛系储氢合 金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及 稀土系储氢合金。
太阳能发电
美国军用太阳能发电帐篷
3、光－化学能转化
• 运用：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
光
叶绿素
C6H12O6 +6O2
原理:光能→化学能
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
a、利用植物的秸杆、枝叶、杂草等制取沼气
b、用含糖类、淀粉（C6H10O5）n较多的 农作物（如玉米、高粱）为原料，制取 乙醇。
（C6H10O5)n + nH2O
催Hale Waihona Puke Baidu剂
nC6H12O6
C6H12O6
地球上的能流图（单位106MW）
一、太阳能的资源特点 太阳能的优点 1）、资源丰富总量最大 2）、分布最广无需运输 3）、最洁净 太阳能的缺点 1）、能源品位低能流密度低 2）、有不稳定因素 受各种因素（季 节、地点、气候等）的影响
讨论、大家知道日常生活中有哪些利 用太阳能的实例？
太阳电池的光电效率约为10-14%，其产品类型主 要有单晶硅、多晶硅和非晶硅。国内产品（指光 电装置全部费用）价格约60-80/元/峰瓦。 太阳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。 太阳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。
氢气的贮存和运输问题
碳纳米管储氢材料
据PhysOrg网2005年10月24日消息，最近一家名 为Engineuity的以色列公司发明了一种能够在汽 车内产生氢气的技术系统，而且只需要使用镁和 铝等普通金属。这一技术将完全解决汽车在氢气 制造、运输和储存方面的所有相关难点。
3、氢能的利用途径
1）、燃烧放热 2）、用于燃料电池，释放电能 3）、利用氢的热核反应释放的核能
1、解决制氢的能耗问题
氢能的产生方式
1）、以天然气、石油、和煤为原料， 在高温下与水蒸气反应制得 2）、以天然气、石油、和煤为原料， 用部分氧化法制得 3）、电解水制得 4）、生物质气化制得 5）、光解水制得
原理:光→
2、氢气的储存
1、常压储氢 2、高压储氢 3、液氢储氢 密度高、但能耗大、且有 自然挥发 4、金属氢化物 5、吸附储氢
化石燃料与 水蒸气反应 化石燃料 部分氧化
氢能 产生 氢气
水
氢能 的 利用
核能
生物质气化 光分解
用于燃料电池释放电能
生物质能
生物质能来源于植物及其加工产品贮存 的能量。
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 。
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
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。 （C6H10O5)n +6n O2
第四单元
太阳能、生物质能和氢能的利用
石油 40年
天然气 50年
煤碳
240年
太阳能 风能
生物质能
波浪能
地热能
太阳能的利用
太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管 太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量 （约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达 173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球 上的能量就相当于500万吨煤。下图是地球上的 能流图。从图上可以看出，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，所以广义的太阳能所包括的 范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的 光热、光电和光化学的直接转换。
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
太阳能热水器
太阳灶
光能→热能
太阳灶
太阳炉
2、光－电转换
原理：根据光电效应，利用太阳能直接转 化为电能
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 并网发电
光 6H2O+6CO2 叶绿素
C6H12O6+6O2
（C6H10O5)n + nH2O C6H12O6 + 6O2
催化剂
nC6H12O6 6H20 + 6CO2
(C6H10O5)n +nH2O
淀粉、纤维素
nC6H12O6
葡萄糖
C6H12O6(s)+6O2(g)
6H2O(l)+6CO2(g)
△H=-2804kj/mol
乙醇汽车
3、热化学转换
生物质
复杂的化学反应
可燃性气体
讨论：P47，为什么用焚烧的方 法处理垃圾有什么优点？
1、减轻了垃圾占地给城市造成的 压力 2、焚烧产生热量发电 3、焚烧的余热可以取暖 4、残渣可以修桥铺路
氢能的开发与利用
氢能的特点：
1、是自然界存在最普遍的元素
2、发热值高
3、氢燃烧性能好，点燃快 4、氢本身无毒 5、氢能利用形式 6、理想的清洁能源之一 ……
点燃
2C2H5OH+2CO2↑
缺乙醇汽油的优点
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。
• 一定的温度和压力条件下，一些金
属能够大量“吸收”氢气，反应生 成金属氢化物，同时放出热量。其 后，将这些金属氢化物加热，它们 又会分解，将储存在其中的氢释放 出来。这些会“吸收”氢气的金属， 称为储氢合金。
其储氢能力很强。单位体积储氢的密 度，是相同温度、压力条件下气态氢 的1000倍。储氢合金都是固体，需 要用氢时通过加热或减压使储存于其 中的氢释放出来，因此是一种极其简 便易行的理想储氢方法。目前研究发 展中的储氢合金，主要有钛系储氢合 金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及 稀土系储氢合金。
太阳能发电
美国军用太阳能发电帐篷
3、光－化学能转化
• 运用：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
光
叶绿素
C6H12O6 +6O2
原理:光能→化学能