电化学能量储存与转换
电力储能原理
电力储能原理电力储能在能源管理领域起着非常重要的作用，它能够平衡能源的供应和需求，提高电力系统的可靠性和效率。
本文将从电力储能的基本原理、种类和应用三个方面进行介绍。
一、电力储能的基本原理电力储能是将电能转化为其他形式，然后在需要时再将其转化回电能的过程。
电力储能系统一般包含三个主要部分：能源转化、能量储存和能量释放。
1. 能源转化在电力储能系统中，电能一般通过电-电转换、电-热转换和电-化学转换等方式进行能源转化。
其中，电-电转换主要指的是通过变压器和功率变换器将电能转换成适合储存的形式，如直流电能变换为交流电能。
电-热转换则是利用电能产生热能，如电热水器。
电-化学转换是通过将电能转化为化学能，并通过化学反应进行储存和释放，如电池。
2. 能量储存电力储能系统一般采用高效的能量储存方式，以便长时间存储和快速释放。
常见的电力储能技术包括蓄电池、超级电容器和储能飞轮等。
蓄电池是目前应用最广泛的电力储能技术之一，它能够将电能通过电化学反应转化为化学能，并在需要时再将其转化回来。
超级电容器则能够通过电场储存和释放电能，其快速充放电的特性使其在瞬时功率需求较大的场合得到广泛应用。
储能飞轮则通过高速旋转的转子来储存和释放能量，其能够提供较高的功率密度和效率。
3. 能量释放电力储能系统能够在需要时快速释放储存的能量，以满足各种电力需求。
能量的释放一般通过逆转储能的转换过程实现，将储存的能量转换为电能输出。
根据不同的应用场景，能量释放可以采用直流-直流、直流-交流和交流-交流等不同形式的转换。
二、电力储能的种类电力储能技术在不同的应用领域有不同的种类和形式。
根据能量存储的方式，电力储能可以分为电化学储能、电动机储能、电容储能和动能储能等多种类型。
1. 电化学储能电化学储能是指利用电化学反应将电能转化为化学能储存起来的技术。
常见的电化学储能技术包括蓄电池和燃料电池。
蓄电池是最常见的电化学储能技术，根据不同的化学材料和反应原理，可分为铅酸蓄电池、锂离子蓄电池、钠硫蓄电池等多种类型。
能量的转换与储存方式
能量的转换与储存方式随着人类社会的发展，能源的需求越来越大，同时环境保护问题也越来越受到人们的关注。
如何高效地转换和储存能量成为了当下研究的热点。
本文将讲述能量的转换和储存方式。
一、能量的转换能量的转换，即是将一种形式的能量转换为另一种形式的能量。
在生产和生活中，我们经常需要进行能量的转换，如化学能转换为热能、电能转换为机械能等。
以下几种能量的转换方式值得关注：1.光能转化日光是一种广泛存在且不会耗尽的资源，而太阳光可以被转换为电能或热能。
太阳能电池片是将光能直接转化为电能的一种常见方式。
而太阳能热发电则是利用太阳辐射产生热能使水蒸气推动涡轮发电的方式。
这些技术的应用有望实现清洁能源的长期稳定供应。
2.化学能转化化学能是指物质因化学反应而释放的能量，如燃料的燃烧。
将化学能转换为其他形式的能量也是我们经常需要进行的操作。
例如热能锅炉燃烧燃料生成热能，然后将这些热能用于驱动发电机生成电能。
另一种方式是利用电化学反应将化学能转换为电能，如蓄电池和燃料电池等。
3.机械能转化在行业生产和日常生活中，机械辅助设备的广泛应用促进了机械能的转换。
例如汽车引擎将燃油的化学能转换为机械能，同时驱动车轮的旋转，从而达到运动的目的。
车轮的转动则将机械能转化为动能。
二、能量的储存在能量转换的基础上，储存能量也是十分关键的。
储存能量有助于缓解能源供应短缺和需求不稳定性的问题。
以下列出常见的能量储存方式：1.电池储存电池储存是将化学能转化为电能并储存在电池之中。
现代电池具有高能量密度和长时间使用寿命等特点，在高速、高质量、节能的当前生产方式下，广泛应用于各行各业中。
2.超级电容储存超级电容储存是利用电场和电荷之间的相互作用储存能量，也是一种较为常见的储存方式。
超级电容器具有高速、高效、长周期等优势，通常用于电力质量改善和短时应急供电。
3.物理储存物理储存包括压缩空气储能和储热装置，如储热罐和蓄热板等。
压缩空气储能利用空气压缩并储存，释放时再通过逆向过程将能量释放出来。
电化学能量储存和使用
电化学能量储存和使用是一种重要的能量转换和存储技术，被广泛应用于电动汽车、储能电池、电子设备等领域。
其基本原理是将化学能转化为电能，或者将电能储存为化学能，从而实现能量存储和转换的目的。
在本文中，我们将深入探讨的原理、应用和发展前景。
一、电化学能量储存的原理电化学能量储存的原理基于电化学反应，即通过电化学反应将化学能转化为电能。
具体而言，电化学能量储存可以通过两种方式实现：1、电池储存电能电池是最常见的一种电化学能量储存装置，它可以通过化学反应将化学能转化为电能。
电池中包含两种电极，分别为负极和正极，它们之间通过电解质进行电子和离子的传递。
在放电过程中，正极发生氧化反应，负极发生还原反应，从而释放出电能。
在充电过程中，则是反过来，通过外加电源向电池输送电能，使得正极发生还原反应，负极发生氧化反应，从而将电能转化为化学能。
2、电化学电容储存电能电化学电容是一种通过减少电荷对板之间距离来增加电容容量的电容。
电化学电容的电荷存储是在电极表面的氧化还原过程中实现的。
它利用电极表面的活性材料（如氧化物、硫化物、多孔材料等）来储存电荷，充放电过程通过电极活性材料上的氧化还原反应实现。
电化学电容的优点是快速充放电、较长的循环寿命、高的功率密度等。
二、电化学能量储存的应用电化学能量储存技术在日常生活中得到了广泛应用，特别是在电动汽车、储能电池、电子设备等领域。
下面从这三个方面来探讨电化学能量储存技术的应用：1、电动汽车电动汽车是一种利用电能作为驱动源的汽车。
其动力源是电池储能系统，该系统主要由一个或多个电池组成。
电化学储能是电动汽车的核心技术，通过电池将电能储存备用，并通过电驱动系统将电能转化为动力，在实现旅行的同时也为环境保护做出贡献。
2、储能电池储能电池可以将电能储存起来，供电压缺乏时使用。
储能电池的应用范围非常广泛，例如在电网应急备用、风电/光伏等可再生能源场所，电池储能可以平衡不稳定的电网功率，增加供电可靠性。
【电化学】第五章 电化学能量转换和储存
2Na+5S=Na2S5
(初期)
2Na+4Na2S5=5Na2S4 (中、后期)
2Na+Na2S4=2Na2S2 (后期，Na2S5耗尽后)
二、固体电解质电池
与溶液型电解质电池相比，其特点是贮存寿命长，使用 温度范围广，耐振动及冲击，没有泄漏电解液或产生气体 等问题，能制成薄膜，做成各种形状和微型化。但是固体 电解质的电导率低于液态电解质溶液，常温时电他的比功 率和比能量较低，容易出现极化，不易适应工作时体积变 化
第三节 蓄 电 池
一、铅酸蓄电池
1、 铅酸蓄电池分类、结构和工作原理
铅酸蓄电池分类
启动用蓄电池
固定型蓄电池
牵引用蓄电池
摩托车用蓄电池
按用途分
船舶用蓄电池
航空用蓄电池
坦克用蓄电池
铁路客车用蓄电池
航标用蓄电他
矿灯用蓄电池等
三.锌汞电池和锌银电池
1.锌汞电池
Zn(含少量Hg)｜30-40%KOH(ZnO饱和)｜HgO，Hg 负极反应 Zn+4OH- = Zn(OH)42-+ 2e
（6）自放电
第三节 蓄 电 池
3、密封式铅酸电池 使电池达到气密有三个途径：
（1）气相催化法 （2）辅助电极式 （3）阴极吸收式
二、镉镍蓄电池 碱性蓄电池是使用KOH或NaOH电解液的二次电池的
总称。包括镉镍、镉银、锌银、锌镍、氢镍等蓄电池 镉镍电池的优点：①对进行高率放电；②低温特性好；
③循环寿命长；④即使完全放电，性能也不怎么下降； ⑤易于维护；⑥易于密闭化。缺点主要是电压较低
三、电池的命名和型号 自学！！
第二节 用锌作负极的电池
一、锌锰干电池 锌－二氧化锰电池常称锌锰十电池，正极为二氧
电化学能量储存和转换技术的研究和应用
电化学能量储存和转换技术的研究和应用电化学能量储存和转换是当今能源领域的前沿研究。
这种技术可以将能量从电流转化为化学能，并在需要时将其转换回电能。
这种转换方式可以用于可再生能源的收集和存储，如太阳能、风能、水能等。
此外，它还可以用于家庭和工业用电，以及非常重要的电动车领域。
在本文中，我将介绍电化学能量储存和转换技术的研究和应用。
1. 电化学储能技术电化学储能技术是将化学能转换成电能的一种方法。
这种技术可以使用化学反应，将电能储存为化学能，然后在需要时再将化学能转换回电能。
其中一种储能方法是用电池存储电能。
电池是一个装有电解液和电极的容器。
电池中的化学反应可以将电能从电极转换成化学能，以电荷的形式储存起来。
在需要时，化学能可以通过反应转化为电能。
电池中的电解液可以是液态或固态的，而电极可以是金属、半导体、碳材料或有机材料。
锂离子电池是一种广泛使用的电池类型。
它的正极通常是氧化物，如钴、镍或锰，其负极是石墨或硅等材料。
锂离子电池具有高电压和高能量密度，能够广泛应用于电动车和智能手机等领域。
另一种储能方法是利用超级电容器储存电能。
超级电容器是一种电容器，其电容可以储存几百甚至几千倍于普通电容的电荷。
超级电容器不是用化学反应进行储能，而是利用电场来储存电能。
这种技术有着更快的充放电速度和更长的寿命，因此在应用中也有广泛的应用，如电动自行车和储能系统等。
2. 电化学能量转换技术电化学能量转换技术是将电能转化为化学能的方法。
与储能技术不同，转换技术需要大量的电能来进行反应，产生化学反应会释放出能量。
其中最广泛应用的技术是电解水制氢。
电解水制氢是一种将水分解成氢气和氧气的过程。
这个过程需要大量电能，通常使用太阳能、风能等清洁能源进行产生电能的反应。
水分解过程中，电解液和电极的材料有着很大的影响，其中较为常见的是使用氢氧化钾或氢氧化钠作为电解液，选用铂、镍、钨、钼等材料作为电极，还要考虑电极的大小和形状等因素。
化学能与电能的转化
化学能与电能的转化化学能与电能的转化是指将储存在化学物质中的能量转化为电能的过程，在现代社会的生活、工业和军事领域中具有非常重要的应用价值。
其中，常见的化学能转电能的装置包括化学电池、燃料电池、电解槽和蓄电池等。
一、化学电池化学电池是最常见的化学能转电能的装置之一。
它是通过将两种不同的金属与其相应的离子在电解质中反应而形成的。
在反应过程中，产生了电子流动，从而产生电能。
常见的化学电池类型包括干电池、湿电池、锂离子电池和镍氢电池等。
干电池是最简单的化学电池，它由一个锌电极和一个碳电极组成，中间隔着一块电解质、纸质隔膜或聚合物隔膜。
当锌电极与电解质反应时，会产生氢离子和电子。
这些电子会经过内电路从锌电极流到碳电极，从而形成电流。
在电极间的反应中，锌离子被迁移到电解液中，同时通电过程中电解质会被消耗，因此干电池的电能有限，随着时间推移而减弱。
湿电池的电解液是一种水溶液，通常是酸性或碱性溶液。
因此，湿电池具有较高的能量密度和电流功率，但它会释放气体，且在使用时应特别小心，以免液体泄漏导致损害。
锂离子电池则是使用锂离子作为电解质的电池，锂离子电池具有高的能量密度、较小的尺寸和较长的使用寿命等优点，在智能手机、笔记本电脑和电动汽车等设备中被广泛应用。
镍氢电池也被广泛应用于移动设备和电动汽车等方面，在这样的电池中氢原子会将电子输送到镍水体中，从而实现了化学能转化为电能的转化。
二、燃料电池燃料电池是一种将化学能转化为电能的特殊类型的电池。
燃料电池一般使用氢气、甲烷、乙醇、甲醇和天然气等作为燃料。
其原理与化学电池类似，不同的是它可以通过反应中的燃料源，地产生大容量的电能。
燃料电池有许多种类，包括质子交换膜燃料电池（PEMFC）、高温熔体燃料电池（HTMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）和碱性燃料电池（AFC）等，各种不同的燃料电池类型在不同的领域应用广泛。
质子交换膜燃料电池（PEMFC）是蒸汽机发电技术的替代品，它使用氢气作为燃料与空气在电化学反应中产生水和电，是最常见的燃料电池类型之一。
电化学储能方面的书籍
电化学储能方面的书籍电化学储能是指利用电化学反应将电能转化为化学能，并在需要时将化学能转化为电能的一种储能方式。
电化学储能技术在能源存储和能量转换方面具有重要的应用价值。
下面将介绍几本关于电化学储能的书籍，帮助读者深入了解该领域的知识和技术。
1. 《电化学储能材料与技术》这本书由中国科学院电工研究所的研究员刘智勇等人编著，全面介绍了电化学储能材料的基本原理、性能评价和应用技术。
书中详细解析了锂离子电池、钠离子电池、超级电容器等电化学储能系统的工作原理和关键技术，同时还介绍了新型电化学储能材料的研究进展和应用前景。
2. 《电化学能量储存与转化技术》该书由华东理工大学教授李建平等人合著，系统介绍了电化学储能和能量转化的基本原理、材料设计与合成、储能系统构建与性能评价等方面的内容。
书中重点介绍了锂离子电池和燃料电池等常见电化学储能系统的工作原理和关键技术，同时还探讨了电化学储能技术在电动汽车、可再生能源等领域的应用。
3. 《电化学储能系统设计与优化》该书由美国加州大学圣巴巴拉分校教授贾增辉等人编写，主要介绍了电化学储能系统的设计原则、性能优化和系统集成等方面的知识。
书中详细讲解了电容器、电化学电池、燃料电池等储能器件的特性和参数优化方法，同时还介绍了电化学储能系统的模型建立和性能评估方法，为读者提供了一套系统化的设计和优化思路。
4. 《电化学储能技术及应用》该书由浙江大学教授张奇等人合著，全面介绍了电化学储能技术的基本原理、材料设计和应用前景。
书中重点介绍了锂离子电池、钠离子电池、超级电容器等电化学储能系统的工作原理和关键技术，同时还讨论了电化学储能技术在能源存储、电动车辆、可再生能源等领域的应用现状和未来发展趋势。
5. 《电化学储能原理与应用》该书由清华大学教授郭光灿等人编写，系统介绍了电化学储能的基本原理、材料设计和应用技术。
书中详细讲解了锂离子电池、钠离子电池、燃料电池等电化学储能系统的工作原理和关键技术，同时还探讨了电化学储能技术在能源存储、电动汽车等领域的应用前景和挑战。
电化学储能技术与工程
电化学储能技术与工程电化学储能技术与工程是一种新型的能量储存技术，可以将电力转化为化学能，通过储存化学能来保存电能。
这种技术广泛应用于电动汽车、电网调节、新能源发电和储能等领域。
本文将深入探讨电化学储能技术与工程的原理、应用和未来发展前景。
一、电化学储能技术的原理电化学储能技术的原理是将电能转化为化学能，通过化学反应将电荷分离并存储下来，在需要时将其反转为电能。
电化学储能技术通过储能装置将化学反应产生的热量、气体等释放出来，将其转化为电能，从而实现能源转换。
目前，电化学储能技术主要包括铅酸电池、锂离子电池、钠-硫电池、超级电容器、流动电池等。
这些技术都有各自的特点和应用范围，其中锂离子电池被广泛应用于电动汽车、储能系统和便携式电子产品，超级电容器主要用于短时高功率输出领域，流动电池则适用于大规模能量存储。
二、电化学储能技术的应用1、电动汽车当今汽车行业已经进入了全球电动汽车大规模普及的时代。
电化学储能技术在电动汽车领域的应用，极大地促进了电动汽车的发展。
锂离子电池是电动汽车领域最常用的电化学储能技术之一，具有高能量密度、充电效率高、重量轻等优点。
2、储能系统电化学储能技术的应用也推动了储能系统领域的发展。
储能系统应用于可再生能源尤为重要，因为它可以将不可控制的可再生能源稳定地储存，最终实现功率输出和分布式电源调节。
电化学储能技术具有高可靠性、高稳定性、远程调节等优势。
3、便携式电子产品电化学储能技术也在便携式电子产品领域得到了广泛应用。
锂离子电池因为其高能量密度和高放电效率，是便携式电子设备的理想储能方案。
通过电化学储能技术，手机等移动设备的使用时间得到极大延长，也带动了不少的相关产业发展。
三、电化学储能技术的未来电化学储能技术的未来发展趋势将主要集中在两个方面。
其一是技术的进一步创新和发展。
科学家们可以通过改进材料、设计新型化学反应装置等手段，提升电化学储能技术的储存能力、充电速度和循环寿命等。
电化学能量储存与转换
1990年Sony首次大规模推出锂离子电池
1991年M. Gratzel提出染料敏化太阳能电池
早期的电化学能量转换装置
1836年，英国的丹尼尔对 “伏特电堆”进行了改良。 不是最早的盐水溶液，而 用稀硫酸作电解液，解决 了电池极化问题，制造出 能保持平稳电流的锌─铜 电池，又称“丹尼尔电 池”。丹尼尔电池最早用 于电报机。
电 导 率
温度
产生最大值的 原因何在？
溶质浓度
熔盐电解质
高温熔盐： 无机盐熔体，氧化物熔体
氧化物体系的熔点较高，如La2O3-CuO （10:90 摩尔比） 1050℃
盐类混合物其次，NaCl-KCl（等摩尔） 663 ℃
不含金属的盐类和有机盐类熔点较低, CO(NH2)2-NH4NO3（59:41）45.5 ℃, AlCl3-MEICl（33:67）-75 ℃， MEI：1-甲基-3-乙基咪唑
酸性燃料电池
熔融碳酸盐燃料电池
固体氧化物燃料电池
质子交换膜燃料电池的原理与技术
三合一催化电极的构造与功能
40％Pt/C催化剂 研究趋势：从减小铂的颗粒度并提高分散均匀性，到采 用外层为铂的核壳结构或低铂合金，再到非铂催化剂。
贵金属Pt的高成本是燃料电池大规模应用的主 要障碍，以过渡金属M制备M-N4/PPy系催化剂是 一种新的有效尝试。Bashyam在《Nature》上报 到了一种燃料电池低成本CoPPy/C新型催化剂， 此类催化剂不仅有很高氧还原催化活性，而且 有良好的稳定性。 制备方法： 在碳上化学聚合吡咯得到PPy/C复合载体； 浸渍六水合硝酸钴，再用硼氢化钠还原，使
大部分参比电极在小电流密度的情况下属于理 想非极化电极。在金属铂电极上的析氢和脱氢 反应也只有很小的极化电压。
电化学储能的基本原理
电化学储能的基本原理
电化学储能作为新型可再生能源，在高等教育中即受到重视，其基本原理主要
涉及电池及其电化学反应。
电池是一种电化学器件，它能将化学能转换成电能。
典型的电池由电极（正极
和负极）、隔膜和电解质溶液组成。
当一个电解质从正极发生氧化还原反应到负极，或者反之，导电溶液中就会有电子流动现象，这就是电池正常工作的原理。
即电池可以分解成氧化剂和还原剂，在此其中一方（氧化剂）失去电子，而另一端（还原剂）获得更多电子，从而虚脱和腐蚀电极，形成电流。
电化学储能就是通过将反应过程电流反过来充电电池，将能量储存起来，当需
要的时候再将电池释放的能量转换成电能的技术。
其工作原理也就是简单的反应和充放电，只是高等教育中应用的电解质是添加了多种活性材料，在储能过程中能够提高放电时电池的功率输出，改善电池的特性，也就意味着在储能过程中能够产生更多的能量。
另外，电化学储能技术的另一个重要特点就是它的安全性，储能过程中不产生
有毒物质，因此不会对环境产生任何污染，是绿色环保的可再生能源之一。
电化学储能的出现为高等教育的可再生能源应用提供了可靠的技术保障，它不
仅在循环使用方面用途广泛，而且灵活性强，对既有系统来说只需通过修改反应过程就可以保证很高的能源质量要求。
面对不断增长的能源需求，电化学储能已成为高等教育领域可再生能源研究中不可或缺的部分，不同形式的电化学储能技术正在发展中，希望能够帮助大学及高校实现清洁能源的转变，建立安全环保的人类社会。
电化学储能技术的发展及其应用
电化学储能技术的发展及其应用近年来，随着能源消费的不断增长，环境污染和能源短缺越来越成为人们关注的焦点。
在寻找新的可再生能源的同时，储能技术也受到了越来越多的关注。
电化学储能技术作为当前最受关注的储能技术之一，已经成为解决能源问题的一个重要途径。
本文将从电化学储能技术的发展历程、工作原理、性能及应用等方面进行探讨。
一、电化学储能技术的发展历程电化学储能技术是储能技术中的一个重要分支，也是目前应用最广泛的储能技术。
电化学储能技术的发展历程可追溯到19世纪初法国化学家拉沙福林的电化学蓄电池的研究。
该蓄电池采用铅板和硫酸为电解质，是世界上第一种可充电的电池。
20世纪，随着新材料、新技术的不断涌现，电化学储能技术迎来了新的发展时期。
目前，电化学储能技术主要包括铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池、超级电容器等几个主要种类。
其中，锂离子电池是目前最受关注的电化学储能技术之一，已经被广泛用于电动汽车、移动通信等领域。
二、电化学储能技术的工作原理电化学储能技术是利用反应物在电的作用下发生氧化还原反应，使其能量被储存下来并随时释放出来的一种储能方式。
以锂离子电池为例，电池的工作原理主要是由其电极材料和电解质的化学反应来储能，充电时化学反应是反向的，将化学能转化为电能。
在充电过程中，锂离子从正极材料中脱离出来，通过电解质迁移到负极材料上发生储能反应。
当电池工作时，负极材料释放出锂离子，在电解质中跨越到正极材料上，发生放电反应，并释放储能。
三、电化学储能技术的性能电化学储能技术相比其他储能技术，具有以下几个显著的优点：1. 高效性能：电化学储能技术能够实现高效稳定的能量转换，储能效率高，能够实现高能量密度、高功率密度和长循环寿命。
2. 可重复充放电：在电化学储能技术中，电池可以反复充电和放电，因此可以多次使用，长期使用成本低，对于应用领域大有助益。
3. 轻便性：电化学储能技术是一种轻便型的储能技术，用于需要频繁移动的应用场合，可以实现便携式能源储存。
电化学技术在能源存储中的应用
电化学技术在能源存储中的应用一、引言电化学技术是指利用化学反应的物理过程，转化成电能，并将电能储存或转换为其他形式。
电化学技术已经被广泛应用于各种领域，特别是能源存储领域。
本文将讨论电化学技术在能源存储中的应用，并探讨其未来可能的前景。
二、电化学储能技术1.锂离子电池技术锂离子电池是一种以锂离子为媒介，将电能储存并放出的电池。
由于其可重复使用、高能量密度和长寿命，锂离子电池是目前最流行的电化学储存技术之一。
它被广泛应用于家用电器，移动电子设备和电动汽车等领域。
2.铅酸电池技术铅酸电池是一种传统的电池技术，由于其低成本、稳定性和可靠性，仍然被用于许多应用中。
然而，铅酸电池的能量密度相对较低，且寿命较短。
3.钠离子电池技术钠离子电池是一种相对较新的储能技术，它主要是由钠离子和电解质相互作用，转化为电能。
钠离子电池相对于锂离子电池拥有更高的安全性和更高的能量密度，但也存在一些问题，如循环寿命和可持续性等方面的限制。
4.纳米电池技术纳米电池是一种使用纳米技术制造出的电池，它通常以纳米材料和甚至单个分子构成。
由于其体积小、能量高且可重复使用的特点，纳米电池是一种非常有潜力的能源存储技术。
三、电化学存储技术的未来前景1.增强储能系统的可持续性随着全球对可持续能源的需求日益增加，电化学储能技术已成为解决可再生能源储存问题的主要方式。
通过使用电池储存不稳定的太阳能和风能，电力可以被转化为可储存形式，并在需要时提供。
储能技术的发展将使可再生能源成为更加可靠、环保和经济的能源来源。
2.提高储能系统的效率电化学储能技术存在一些问题，其中最主要的问题是能量效率问题。
虽然电池的能量密度和可循环次数已经提高很多，但其能量转换效率仍然比较低。
随着科技的不断进步，我们有望在未来看到更高效的电化学储能技术的出现。
例如，一些研究人员正在探索使用纳米技术来改善电化学储能系统的能量利用。
3.实现更少领域的应用随着技术的不断进步，电化学储能技术有望被应用于更广泛的领域，例如电动车、家庭储能以及航空和电网系统等。
电化学能源转换和储能机理
电化学能源转换和储能机理在当今全球的能源发展中，电化学能源技术已经成为一个备受关注的领域。
电化学能源转换是指将电能转化为化学能或将化学能转化为电能的过程，是实现可再生能源和节能环保的关键技术之一。
同时，在实际应用中，电化学能源转换也必须伴随着能量的储存。
因此，储能机理也成为了这个领域中不可或缺的一部分。
本文将从电化学原理、能源转换和储能的机理等多个方面来对这个领域进行论述。
一、电化学原理电化学原理是电化学能源转化的基础。
可以说，电化学原理是建立在氧化还原反应基础上的。
其中，“氧化”是指在反应中失去电子，而“还原”则表示在反应中得到电子。
在电化学反应过程中，电子在在两者之间传输进而发生氧化还原反应的同时产生电能。
电化学反应一般可以分为两个半反应式，一本是氧化反应式，另一本是还原反应式，它们分别发生在电极的两端。
在电极中需要注入一定的能量，使电子从原子轨道中跃出并形成自由态。
当这些电子与外部电路相连作用时，便可以发生氧化还原反应。
二、能源转换电化学能源转换有很多种形式，而其中主要的两种形式是：电池和燃料电池。
1、电池电池是将化学能转化为电能的装置。
电池通常由正极、负极和电解质组成。
它们之间通过电解质连接，基本上能够产生l电动势并且可以产生电流。
其中正极为氧化反应发生的地方，负极为还原反应的发生地点。
在电解质中，推动氧化还原反应的是阴阳离子，例如氢离子？（H+）或氢氧根离子（OH-）。
2、燃料电池燃料电池相对于电池来说，是一种能将氢气和氧气等燃料内部化学能转化为电能的装置。
燃料电池中通常使用氢气作为燃料，这种燃料使用方便，在燃烧过程中生成的仅是水（H2O）和电能。
燃料电池与普通电池有很大的不同，因为燃料电池中的反应需要一定的外界热能参与其中，否则就不能反应。
因此，在设计和制造燃料电池的过程中，需要特别注意反应的条件，如温度和外界气压等。
三、储能机理电化学的储能，主要是通过电化学电容、化学储能和物理储能的原理来实现的。
电化学能源存储与转换技术
电化学能源存储与转换技术随着社会的不断发展，对能源的需求也愈发增长。
同时，在全球环保意识的提升下，人们对于绿色能源的需求更加迫切。
因此，电化学能源存储与转换技术作为一种绿色的新兴技术，被越来越多的人关注。
电化学能源的基本概念电化学能源是指通过电化学反应转化成化学能或者将化学能转化成电能的一种能源形式。
具体来说，电化学反应是指利用电解质中的离子进行电化学反应。
在一个电极上，电化学反应会使得碳原子结构改变，并且在另一个电极上，反应会释放出能量。
因此，电化学能源就是将电化学反应的能量储存起来，以便后续使用。
电化学能源的种类电化学能源可以分为三类：化学储能、光储能和电储能。
化学储能是指电化学反应可以将化学能储存起来，在需要能量的时候释放出来。
例如，充电电池就是一种化学储能技术。
光储能是指光化学反应可以将光能转化为化学能进行储存。
例如，光电池就是一种光储能技术。
电储能是指通过电容存储电荷以便后续使用。
例如，电容就是一种电储能技术。
电化学能源的应用电化学能源的应用已经非常广泛。
其中，最常见的就是充电电池。
在充电电池中，电流通过两个电极，其中一个是负极，另一个是正极。
正极通过吸收电能，而负极则通过放出电能。
此外，电化学能源还应用于太阳能电池、燃料电池等领域。
在太阳能电池中，光照射到太阳能电池上时，能量会被光敏感材料吸收，并且在电池内部产生电势差。
而在燃料电池中，则是将氢气和氧气反应，以产生能量。
总体来说，电化学能源的应用在未来还会有更加广泛的运用。
对于环境保护和能源需求的控制，电化学能源无疑会成为解决方案的重要一环。
电化学能源的发展前景当前，电化学能源的发展前景非常广阔。
其主要在于其所具有的一些优势特点。
首先，电化学储能技术能够承受大量充电和放电循环，与传统的电池相比，电池的寿命更长。
其次，电化学储能和转化技术亦具有更好的可持续性。
朝着可持续性和节能技术的方向发展，则将为电化学储能和转化技术赢得更大的空间。
总结电化学能源正成为绿色能源新兴技术的一部分，它的研究和发展为解决人类环境和能源问题，发挥了至关重要的作用。
储能技术-电化学储能
空气
空气
串行通风
并行通风
风冷系统实物图
风冷通风方式路线图
7/46
4.2铅酸电池
铅酸电池的特点
蓄电池安全密封，在正常操作中，电解液不会从电
池的端子或外壳中泄露出；
特殊的吸液隔板将酸保持在内，电池内部没有自由
酸液，因此电池可放置在任意位置；
和内电阻r的减小变得缓慢，也使端电压U缓慢减小。
(3) 放电后期，端电压的下降将变快，当放电电压下降到终了电压(1.8V)时，蓄电池应
立即停止放电，这时，端电压将很快恢复到2.0V左右，如果不立即停止放电，蓄电池的
端电压将急剧下降，同时对蓄电池的使用寿命也将产生不利影响。
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4.2铅酸电池
技术演变——电极形态
Network, CAN)接口与BMS通讯，获取电池组状态信
息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行安全。
储能变流器实物图
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4.1 电化学储能的概述
电化学储能技术
能量管理技术
2.BMS
电池管理系统是一种对储能系统当中的电池进行管
理的系统，通过分析电池内部特性，将采集到的电
池充放电数据上传至能量管理系统和BMS内部控制
(mAh/g)
(mAh/g)
（V）
275
130-149
4
274
148
170-180
100-120
4
4
特点
性能稳定，高比容
量，放电平台平稳
高比容量，价格较
低，热稳定性较差
低成本，高温循环，
存放性能较差
电化学方法在能源储存领域的应用研究
电化学方法在能源储存领域的应用研究随着全球能源需求的增长和可再生能源的广泛应用，能源储存技术成为解决能源不可持续性的关键。
在这个领域，电化学方法成为一种重要的研究方向和应用途径。
本文将讨论电化学方法在能源储存领域应用的研究进展和潜在应用领域。
1. 电化学方法的基本原理和应用电化学方法基于化学反应与电子转移过程之间的耦合，通过电子的流动来实现能量的转化和存储。
它主要包括电解和电化学合成两种主要应用方式。
电解是指将化学反应通过电子转移来驱动的过程。
例如，水电解可以将水分解为氢气和氧气，充电时可以将氢气和氧气重新反应生成水，实现能量的储存和释放。
电化学合成是指在电解的条件下，通过控制电流和电势来实现分子转化或合成的过程。
这种方法常用于合成高能量密度的化合物，例如电池中的正极材料，如锂离子电池中的锂钴酸锂。
此外，还可以通过电化学合成来制备储能材料，例如超级电容器的电极材料，其中一种是活性炭，它具有高比表面积和良好的电导性能，适合储存和释放大量的电能。
2. 电化学储能技术的研究进展电化学储能技术的研究进展主要包括电池技术和超级电容器技术两个方面。
电池技术是目前最为成熟和广泛应用的储能技术之一。
其中，锂离子电池是应用最为广泛的一种电池技术，它通过锂离子在负极和正极之间的往返运动来实现电能储存和释放。
随着科学家对正极材料的研究和改进，锂离子电池的能量密度和循环寿命得到了显著提高。
此外，锂硫电池、锂空气电池、钠离子电池等新型电池技术也取得了一定的研究进展。
超级电容器技术是一种将电能以离子吸附和释放的方式进行储存和释放的高效能量储存技术。
它利用离子在电极表面的快速吸附和释放来实现电能的存储和快速释放。
超级电容器具有高能量密度、低内阻、长循环寿命等优点，已经在储能系统和电动车领域得到了广泛应用。
3. 电化学方法在能源储存领域的潜在应用领域除了传统的电池和超级电容器技术，电化学方法还有一些潜在的应用领域。
一种潜在应用是水分解技术。
化学原理在能源转换和存储中的应用
化学原理在能源转换和存储中的应用随着经济发展和人口增长，全球能源需求逐渐增加，同时能源生产和使用也对环境和健康造成越来越大的负面影响。
因此，寻找更高效和环保的能源转换和存储方法势在必行。
化学原理作为一门自然科学，在这一领域中扮演着重要的角色。
本文将探讨化学原理在能源转换和存储中的应用。
一、能源转换1.化学能转换为电能化学反应具有巨大的能量变化，这些能量可以用来提供电力。
例如，燃烧化石燃料、发酵食物和电池中的化学反应均可以转换为电能。
电解是一种将化学能转换为电能的方法，它基于在电解质溶液中通入电流，将化学物质分解为阳离子和阴离子的现象。
从而利用电化学电动势将离子捕获和放电，产生电能。
2.太阳能转换为电能光生化学反应是一种将太阳能转化为化学能的方法。
光合作用是指植物和微生物通过将太阳能储存在生物有机物中来获取能量以及产生氧气的过程。
另一方面，光伏效应是指将太阳光转化为电能的物理过程，这种转换是通过半导体材料在太阳光照射下产生电子-空穴对而实现的。
二、能源存储1.锂离子电池锂离子电池是当今最受欢迎的电池之一，其采用锂离子在负极和正极之间反复移动的化学反应来存储能量。
这种电池通常由一个或多个锂离子正极、一个负极、一个电解质和一个隔离膜组成。
锂离子电池在移动电话、笔记本电脑和电动汽车等方面都得到了广泛应用。
2.氢燃料电池氢燃料电池是一种利用氢气和氧气产生电能的技术，其原理是通过电化学反应，将氢气和氧气催化反应，产生电子，从而产生电能。
这种电池得到了广泛的关注，因为其清洁环保，噪音低，运行可靠，可以为电动汽车等提供解决方案。
3.超级电容器超级电容器利用离子吸附和释放在金属电极和碳质电极之间储存电荷，从而存储电能。
与传统电池不同，它们可以快速充电和放电，其能量密度比锂离子电池低，但循环寿命更长。
超级电容器在电动汽车、电力网储能和可再生能源等领域有着广泛的应用。
总结化学原理在能源转换和存储中的应用，不仅促进了现代化工产业的发展，而且对解决世界能源问题产生了重要影响。
电化学储能技术在新能源中的应用
电化学储能技术在新能源中的应用电化学储能技术是一种储能方式，它的出现可以帮助我们更好地使用新能源。
在现在的社会中，新能源已经越来越受到重视，因为它可以为我们创造更清洁的环境和更可持续的发展。
而电化学储能技术的应用，则可以使我们更加高效地利用新能源，实现可持续发展。
一、电化学储能技术简介电化学储能技术是将电能通过化学反应转化成其他形式的能量，并将其储存在电池或电容器中。
而在需要使用这些能量时，则通过逆向化学反应使储能器输出电能。
常见的电化学储能技术包括铅酸电池、锂离子电池和超级电容器等。
在这些储能器中，化学能量的转化和储存是通过离子在电解质中移动来实现的。
二、电化学储能技术在新能源中的应用1. 太阳能太阳能是目前使用较为广泛的一种新能源，但是它的能量输出是不稳定的，因为它受到天气、地理位置等因素的影响。
而电化学储能技术可以很好地解决太阳能的不稳定性。
当太阳能输出较为充沛时，电化学储能器可以将多余的电能存储下来，以便在天气不好或能源需求增加时使用。
2. 风能风能是另一种不稳定的新能源，虽然它受到天气等因素的影响较小，但还是难以满足我们的能源需求。
而电化学储能技术可以帮助我们对风能进行合理利用。
当风能输出较为充沛时，电化学储能器可以将多余的电能存储下来，以便在风速降低或能源需求增加时使用。
3. 电动汽车电动汽车也是新能源的一种，它可以为我们带来更低的能耗和更少的环境污染。
但是，电动汽车的续航里程还不如传统燃油汽车。
而电化学储能技术可以改善电动汽车的续航能力。
将电化学储能器安装在电动汽车中，可以让它储存过程中产生的能量，并在需要时输出。
三、电化学储能技术的优势电化学储能技术具有多种优势，包括：1. 可以高效地转换和储存电力电化学储能技术能够将电能转化为其他形式的能量，并将其储存起来。
这种能量转换和储存的效率非常高，可以实现高效能量管理。
2. 可以适应不同的能源需求由于新能源的输出是不稳定的，可以利用电化学储能技术来储存能量，以便在需要时使用。
电化学能量储存技术在电力系统中的应用
电化学能量储存技术在电力系统中的应用随着现代社会对电力的需求不断增长，电力系统的稳定运行变得尤为重要。
然而，由于可再生能源的不稳定性和波动性，传统的电力系统面临着供需不平衡、频率和电压波动等问题。
为了解决这些问题，电化学能量储存技术应运而生。
本文将探讨电化学能量储存技术在电力系统中的应用，包括储能技术的种类、其在电力系统中的角色和优势等。
一、电化学能量储存技术的种类1. 蓄电池技术蓄电池是最常见的电化学能量储存设备之一。
它通过将化学能转化为电能来储存和释放能量。
常见的蓄电池技术包括铅酸电池、锂离子电池、钠-硫电池等。
这些蓄电池技术具有储能密度高、寿命长、无污染等优点，因此在电力系统中得到广泛应用。
2. 储氢技术储氢技术是将电能转化为氢能并进行储存的一种电化学能量储存技术。
储氢技术主要包括水电解制氢和可逆燃料电池等。
水电解制氢利用电能将水分解为氢和氧，氢气可用于燃料电池发电或作为燃料储存，具有可再生、环保等优势。
3. 超级电容器技术超级电容器是一种高容量、高功率的电化学储能设备。
与传统蓄电池相比，超级电容器具有充放电速度快、循环寿命长等特点。
在电力系统中，超级电容器常被用作短期能量调节储备设备，能够快速响应电网频率和电压的变化。
二、电化学能量储存技术在电力系统中的角色1. 平衡供需关系可再生能源的不稳定性给电力系统的供需关系带来挑战。
而电化学能量储存技术可以通过存储过剩的电能，以平滑供电峰谷、调节负载需求，从而实现供需的平衡。
通过储能技术，将多余的电能转化为储能，再在需求高峰时释放能量，从而缓解电力系统的压力。
2. 提高电力系统的灵活性电化学能量储存技术在电力系统中的应用，可以提高电力系统的灵活性。
传统的电力系统主要依赖于基础燃煤、水电等发电设备，而储能技术的引入可以使电力系统更加柔性，减少对传统发电设备的依赖。
在可再生能源占比逐渐增加的情况下，储能技术可以作为一个重要的支撑系统，平衡电网的供需关系。
电化学能量储存和转换 锌离子电池
电化学能量储存和转换锌离子电池《电化学能量储存和转换：锌离子电池》嗨，同学们！今天咱们来聊一聊锌离子电池，这里面可是有好多有趣的化学知识呢。
首先，咱们得说说电池是怎么储存和转换能量的。
这就和化学反应里的一些概念紧密相关啦。
咱们先从化学键说起吧。
化学键就像是原子之间的小钩子，把原子们连接在一起。
离子键呢，就好比是带正电和带负电的原子像超强磁铁一样吸在一起。
在锌离子电池里，就存在离子键相关的东西哦。
比如说，锌离子是带正电的，它周围的一些负离子就会和它通过离子键相互作用。
这就像是正负极相吸的小磁铁，牢牢地把一些离子结合在一起，对电池的结构稳定起着很重要的作用呢。
再来说说化学平衡。
化学平衡就像是拔河比赛。
在一个化学反应里，反应物和生成物就像两队人在拔河。
刚开始的时候，可能反应物这边力量大，反应朝着生成物的方向进行得很快，就像拔河开始时一方被拉着走。
但是慢慢地，反应进行到一定程度，正反应和逆反应的速率就会相等，这时候就达到了化学平衡，就像拔河双方谁也拉不动谁了，两边的人数（浓度）也不再变化。
在锌离子电池工作的过程中，也有一些反应是涉及化学平衡的，比如说电池内部一些物质的转化反应，在充电和放电的不同阶段，反应会朝着不同的方向进行，试图达到平衡状态。
那分子的极性呢？咱们可以把它想象成小磁针。
就像水这种极性分子，氧原子那一端就像磁针的南极，带负电，氢原子那一端就像北极，带正电。
而二氧化碳这种分子呢，是直线对称的，就像一个对称的小物件，它是非极性分子。
在锌离子电池的电解液里，分子的极性也会影响一些离子的移动。
极性分子就像一个个小向导，它们的电荷分布不均匀，会引导着带电荷的锌离子在其中游动，就像小磁针能影响周围小铁屑的分布一样。
还有配位化合物这个概念，这可有趣了。
中心离子就像是聚会的主角，而配体呢，就是提供孤对电子共享的小伙伴。
在锌离子电池的一些复杂体系里，可能会有类似配位化合物的结构。
比如说，锌离子作为中心离子，周围可能会有一些分子或者离子作为配体和它结合。
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✓ 由于煤炭的能量密度和能量品质较低，给环境和运输造成巨 大压力。目前，我国CO2的年排放总量在世界排行第一。由于 汽车的保有量快速增加，CO2排放有进一步增加的趋势。
✓能源利用率低，GDP占全球的6%，但耗煤31%，油大于8%。 美国和日本的人均GDP能耗仅为我国的0.19倍和0.12倍。提高 能源利用率关键是要改善能源消费结构和能源的高效利用。
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早期的电化学能量转换装置
1836年，英国的丹尼尔对 “伏特电堆”进行了改良。 不是最早的盐水溶液，而 用稀硫酸作电解液，解决 了电池极化问题，制造出 能保持平稳电流的锌─铜 电池，又称“丹尼尔电 池”。丹尼尔电池最早用 于电报机。
（1831年英国的物理学家、化学家迈克尔·法拉第发现电磁感
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化学电源应用的实例
世界上第一辆电动汽车于1881年诞生，发明 人为法国工程师古斯塔夫·特鲁夫，这是一辆 用铅酸电池为动力的三轮车。1886年被视为 精燃选课油件发动机汽车的诞生日－奔驰1号 。 15
进入21世纪，可再生能、核能将成为世界能源的
主角，清洁能源时代来临。可充电电池和燃料电
池将大规模用于可移动装置（如电动内现状与发展趋势
✓ 2003年消耗约2.67亿吨石油，世界第二，约40％依赖进口； 目前已经达到55％。2000年煤炭消耗13亿吨标煤，2008年达 到28亿吨，连续保持世界第一。煤炭占能源总消费比例高达 70%。
应现象，数十年后发电机大精规选模课件发电）
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化学电源的应用--可移动电源
✓ 便携式电器：收录机；智能卡；计算器；手机； 电脑……
✓ 军用装置：通讯；导弹；智能化步兵…….. ✓ 航天航空：人造卫星，飞船….. ✓ 医用：心脏起搏器，助听器，备用电源 ✓ 交通：汽车照明、起动；（混合）电动车 ✓ 能量储存：供电平衡、可再生能的储存
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电化学反应与一般氧化还原反应的区别 ➢ 氧化还原反应：热能的吸收或释放， 可以获得 无序的热能：
2H2 + O2 → 2H2O, -G = 237.2 KJ/mol
一般热机发电效率：大多不超过40％
➢ 燃料电池反应：化学能直接变成有序的电能， 60％或更高效率！
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应用电化学的发展概况：
有序能
高品质能
完全转换 不完全转换
无序能
低品质能
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4
能源更迭与社会发展
人类社会已经经历了三个能源时代： 柴火时期：生物质燃料为主要能源的“火”时代； 煤炭时期：18世纪诞生蒸汽机，引起动力和产业革命， 19世纪末，电力全面推广，电动机代替蒸汽机； 石油时期：20世纪中叶，石油和天然气资源发展，内燃 机和燃油发动机大量用于交通工具（汽车、飞机等）
（2）二次能源 由一次能源直接或间接转换而来的能源，如电、蒸气、焦 炭、煤气、氢、活泼金属等。
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3
能量的基本性质
不同的能量形态之间可以相互转换： 化学能热能机械能 电能 能量在空间和时间上的转换：能量的传输和储存 能量转换的基本规律：能量守恒定量：输入－输出＝储存
能量不仅有“量”的多少，还有“质”的高低。 物质的运动多种多样，但就其形态而论只有有序和无序两大类，有 序运动对应的能量叫有序能，无序运动对应的能量叫无序能。例如， 一切宏观整体运动的能量（包括机械能）或大量电子定向运动的电 能是有序能，物质内部分子杂乱无章的热运动则是无序能。
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电化学能量储存与转换装置
电化学能量储存与转换的主要方式：
1、一次电池：化学能 ➔ 电能
2、二次电池：化学能
电能
3、超级电容器：电极/电解质界面静电感应－双电层充放电
4、燃料电池（特殊一次电池）
5、光电化学电池：
（1）染料敏化太阳能电池（太阳能 ➔ 电能）
（2）可再生燃料电池（太阳能➔电能➔化学能➔电能）
✓ 低碳生活是人类发展和现代文明的要求。包括三个方面：
节能提效，使用新能源，化石精能选课源件 洁净化（减排）。
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二、电化学能量储存与转换概要
电化学能量储存与转换的基本模式
光电化学 太阳能电池
光能
光合作用→生物质能， 光解制氢
电能
电池充电，材料制备 电池放电
化学能
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7
Fuel cell H2 O2
1799年 Volta 发明“伏特电堆” 1807年Davy用电解法得到钠和钾 1859年Planet 发明铅酸电池 1868年G.Lec Lanche研制出锌锰干电池 1899年发明Ni-Cd电池，1951年Ni-Cd电池密封化 1911年我国生产干电池和铅酸蓄电池（上海交通部电池厂） 1929年创建了上海天原化工厂,它是中国最早的氯碱工业 20世纪50年代Bacon在燃料电池方面进行了先驱性工作（其 概念最早由William Grove于1839年提出） 1990年Sony首次大规模推出锂离子电池 1991年M. Gratzel提出染料敏化太阳能电池
Electric power output
电化学技术用于
可再生能的储存
hv
与转换
Photosensitive catalyst
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8
Towards Artificial Leaves for Solar Hydrogen and Fuels from Carbon Dioxide
Samir Bensaid, et al. CHEMS精U选S课C件HEM, 2012, 5, 500-521
电化学能量储存与转换
杨军
化学化工学院
建工楼415室
Tel. 54747667
精选课件
1
一、有关能源和能量的基本概念
构成客观世界的三大要素：物质、能量、信息（生物中存在）
能源
能直接或间接地形成或产生某种能量的自然资源
（1）地球本身蕴藏的能源：如核能、地热能； （2）来自地球以外的能源：宇宙射线，太阳能，太阳 能引起的水能、风能、波浪能、生物质能、化石燃料 （如煤、石油、天然气等，亿年前的太阳能产生的） （3）地球与其它天体相互作用的能源：如潮汐能。
能量 物理学定义：做功的本领。广义地说，能量是产生
某种效果（变化）的能力。
包括：机械能、热能、电能、辐射能（光能）、化学能、 核能、相变能
动力 使车辆行使，马达转动 等等
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2
能源的另一种分类：
（1）一次能源 即可供直接利用的天然能源，如煤、石油、风能、水能等。 其中，煤、石油，天然气、核燃料是非再生能源，而太阳 能、水能和风能等是可再生能源。