新能源技术概论详解

新 能 源 技 术 概 论 一 、 氢 能
1 、氢能的优点是什么？ （ 1 ）来源广，水是氢取之不尽的重要来源； （ 2 ）燃烧热值高，比几种常见的化石燃料的热值都要高； （ 3 ）清洁，本身无毒无味，燃烧不生成有毒有害及温室效应气体 （ 4 ）燃烧稳定性好，容易做到比较完善的燃烧； （ 5 ）存在形式多，氢可以以气态、液态或固态金属氢化物出现， 能适应贮运及各种应用环境的不同要求。 2 、天然气制氢包括哪几个过程？每种过程发生的作用是什么？  甲 烷 蒸 汽 重 整 ： 为 很 多 合 成 反 应 提 供 更 合 理 的 H2/CO 比 例 。 在 氧 气中部分氧化生成合成气。 绝热预重整：绝热预重整主要用于天然气到重石脑油等沸点高于 200 ℃ 、 芳 香 烃 含 量 高 于 30% 的 烃 类 物 质 的 重 整 反 应 ， 实 现 原 料 气 的无硫化。 部分氧化：实现自热反应，无需外界供热而可避免使用耐高温的 合金钢管反应器， 采用极其廉价的耐火材料堆砌反应器。其装置投资明显降低。 ④自热重整：将部分氧化反应放出的热量提供给甲烷蒸汽重整，既 可限制反应器内的最高温度，又可降低能耗。 3 、甲醇制氢包括哪几个过程？每种过程发生的作用是什么？ 热解或催化裂解：产物气中氢含量高 蒸汽重整  部 分 氧 化 （ POX ） ④联合蒸汽重整 4 、煤制氢包括哪几种方式？每种方式的机理是什么？ 煤地面气化技术：该过程由两个循环构成。第一个循环为 (H2O-H2-H2O) ， 水 与 煤 反 应 产 生 H2 和 CO2 ， H2 与 O2 反 应 生 成 H2O ， 并 发 电 。 第 二 个 循 环 是 钙 的 循 环 (CaO-CaCO3-CaO) ， CaO 吸 收

CO2 形 成 CaCO3 ， 提 供 水 与 煤 反 应 所 需 热 量 ， 然 后 CaCO3 再 生 ， 生 成 CaO 和 CO2 。 5 、水电解制氢的原理 水电解制氢目前主要包括三种方法，分别是碱性水溶液电解、固体 聚合物电解质水电解和高温水蒸气电解。 ① 电解过程和电解定律 2H2O + O2 → H2 + 2OH碱性水溶液电解制氢主要涉及如下反应： 阳 极 ： 4OH- - 4e → 阴 极 ： 2H2O + 2e 高温水蒸汽电解 电极反应过程如下： 阳 极 ： O2- → 1/2O2 + 2e 阴 极 ： H2O + 2e → H2 + O26 、法拉第电解定律 第一定律：电极上析出的物质的量与通过电解质的电量成正比，即 G=Ke It 第二定律：当一定的电量通过一系列电解质溶液时，电极上析出物 质 的 量 同 它 们 的 电 化 当 量 成 正 比 ， 即 析 出 1 mol 的 任 何 物 质 都 需 要 96,500 C 电 量 。 7 、光化学系统包括哪几个部分？ （ 1 ） 光 敏 化 剂 PS 吸 收 可 见 光 产 生 受 激 的 具 有 氧 化 还 原 特 性 的 产 物 PS* 。 （ 2 ） 化 合 物 R 在 受 激 的 PS * 发 生 电 子 转 移 反 应 形 成 电 荷 对 PS+ 和 R- ， R 被 还 原 。 （ 3 ）第三部分化合物能收集电子，并且促进和水的电子交换。一 些 特 别 的 氧 化 还 原 催 化 剂 Cat 可 以 用 来 收 集 和 转 移 电 子 。 8 、半导体光催化满足哪四个条件？哪些物质适合作光催化催化 剂？ （ 1 ） 禁 带 宽 度 应 该 大 于 水 中 氢 和 氧 的 化 学 势 之 差 ， 即 Eg ＞ Eo
总 反 应 ： 2H2O → 2H2 + O2

H2/H2O-E 标 H2O/O2 （ 2 ） 光 的 量 子 能 量 应 大 于 禁 带 宽 度 ， 即 hv ＞ Eg （ 3 ） n 型半导体的平带电势应比析氢电位更负，而 p 型半导体则 应比析氧电位正。 （ 4 ）电子、空穴的费米能级达到析出氢、氧的电化学势级，此条 件一般通过外加电压实现。 9 、硫化氢分解制氢的原理是什么？ 采 用 溶 剂 吸 附 的 办 法 将 其 分 离 出 来 ， 而 后 以 Clause 工 艺 分 解 H2S ， 实现硫的回收并生成蒸汽。 10 、 列 举 几 种 主 要 的 储 氢 技 术 物理储存方法主要包括液氢储存、高压氢气储存、活性炭吸附 储存、碳纤维和碳纳米管储存、玻璃微球储存、地下岩洞储存等。 化学储存方法有金属氢化物储存、有机液态氢化物储存、无机物储 存、铁磁性材料储存等。
二、
1、 见 P303 2、
风 能
风的功率  1 AV 3 2
风能的理论计算（基本原理）
风机的工作原理
现代风机主要利用空气提升力，其方向与风向垂直，主要装置为风 翼或叶片。 3 、风机驱动中哪几种力发生作用？ 轴向力、径向力、切向力 4 、风机的转子工作原理 转子叶片数目与周缘速度间接相关。叶片数多的风机周缘速度低， 但起始扭矩高，当风速提高时完全可以实现水泵的自动启动。 5 、风机的发展趋势是什么？ （ 1 ）单机容量增大；（ 2 ）风电机桨叶的变化：桨叶长度增长， 最 长 的 叶 片 超 过 50m ； 桨 叶 叶 形 的 优 化 设 计 ； 桨 叶 的 材 料 由 玻 璃 纤

维增强树脂 电。
——
强度高质量轻的碳纤维
——
向柔性发展；
（ 3 ）塔架高度上升；（ 4 ）控制技术的发展（ 5 ）海上风力发
三 、 其 他 能 源
1 、地热的种类和利用。 （ 1 ） 水 热 型 ： 地 球 浅 处 ( 地 下 400-4500m ) ， 所 见 到 的 热 水 或 水 热 蒸汽。 （ 2 ） 地 压 地 热 能 ： 在 某 些 大 型 沉 积 ( 或 含 油 气 ) 盆 地 深 处 (3-6 kg) 存在着的高温高压流体，其中含有大量甲烷气体。 （ 3 ）干热岩地热能：特殊地质条件造成高温但少水甚至无水的干 热岩体，需用人工注水的办法才能将其热能取出。 （ 4 ） 岩 浆 热 能 ： 储 存 在 高 温 (700-1200 ℃ ) 熔 融 岩 浆 体 中 的 巨 大 热 能。 2 、可燃冰的组成和性质。 （ 1 ） 组 成 ： 其 主 要 成 分 是 甲 烷 与 水 分 子 (CH4 · H2O) （ 2 ）性质：可燃冰是在一定条件下，由气体或挥发性液体与水相 互作用过程中形成的白色固态结晶物质，外观像冰。如果不能保持 高压、低温的状态，甲烷水合物在运往海面的途中会迅速融化。 3 、可燃冰开采有哪几种方法？ 钻孔取心技术测井方法化学试剂法④减压法。 4 、海洋能的利用包括哪些方面？（论述题） （ 1 ）潮汐能发电：与水利发电的原理基本相似，它是利用潮水涨 落产生的水位所具有的势能来发电的，也就是利用潮涨潮落的能量 变为机械能，在把机械能转化为电能的过程。 （ 2 ）波浪能：将波力转化为压缩空气来驱动空气透平发电机发 电。 （ 3 ）温差能：利用海洋表面的温海水加热沸腾点工质并使之气 化，或通过降压使海水气化以驱动汽轮机发电。 （ 4 ）盐差能：利用海水中的盐分浓度和淡水间的化学电势差进行