应用化学新能源包括哪些领域 请介绍一下化学的新能源和未来化学的相关知识。

admin 生活 2023-12-26 669 0
问题描述 应用化学新能源包括哪些领域

推荐答案

包括核能,海洋能,生物质能,地热能领域

海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等

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请介绍一下化学的新能源和未来化学的相关知识。

未来的新能源-能源作物

数百年来,煤和石油一直在燃料王国里唱“主角”,试想,煤和石油的“祖宗”既然都是远古时代的植物,那么能不能种植能源作物,像收割庄稼一样来“收获”石油呢?这将是21世纪普遍关注的一个新的问题。

理想的生物燃料作物应具有高效光合能力。从当前情况看,芒属作物可算是一种理想的生物燃料作物。“芒”。原产于中国华北和日本,这种植物具有许多优点:

1.生长迅速:它季就能长3米高,所以当地人称它为“象草”。

2.生长泼辣:这种作物从亚热带到温带的广阔地区到处都能生长,它在强日照和高温条件下生长茂盛,对肥水利用率高。在生长期间,可不施化肥和农药,凭它根状茎上的强大根系能有效地吸取养料。

3.燃烧完全:“芒”在收割时比“较干燥,植株体内只会有20%-30%的水分。这种作物在生长过程中从大气中吸收多少二氧化碳,燃烧时就释放多少二氧化碳,不增加大气中二氧化碳的含量。

4.成本低:芒属作物所产生的能源相当于用油菜籽制作的生物柴油的两倍,其成本还不及种植油菜的1/3。

5.产量高:据试验,这种生物燃料作物,每公顷产量高达44吨。如果1公顷平均年“收获”12吨石油,比其它现有任何能源植物都高,而且可连续收获多年。

绿色植物将向人们提供越来越多样的化学制品和能源。从能源作物提炼出来的生物柴油可以取代石油,减少人类对石油的过度依赖。因而能源作物的开发与种植,不仅使能源可再生和综合利用,减少环境污染,也为农业经济的复苏创造了契机。能源作物将成为人类开发再生能源的又一新途径。

能源作物是再生能源,取之不尽,用之不竭。德国奥尔登堡大学经讲学博士林奇聪在《能源季刊》发表的研究结果指出,每1公顷油菜可生产1200升植物油和 1060升的氧气(40个人1年所需的氧气量),植物油不仅可供食用,同时只要经过简单的化学反应,就可变成生物柴油;氧气对净化空气很有益处。

研究结果表明,生物柴油不含硫化物,因此不会形成酸雨现象;另外它可以借由生物分解,避免对土填。地下水的污染。目前世界各国纷纷开往新能源,期望能在维持工业发展的周时,减少温室气体的排放量。

推广种植能源作物,不仅是国际环保的大势所趋.而且也是农业经济与改善土壤的要求所致。现代农业的高度生产、单一作物的种植以及过度机械化的结果,导致严重的土壤流失,而不当的耕种方式、种植对上出有害的作物,造成对环境的不良影响。种植能源作物,不仅可阻止土壤的流失,还可帮助土壤建立新土壤层。

到目前为止,科学家们已发现了40多种“石油”植物。专家们正在进行品种的选择和质量的优化,并准备尽快实行商业化生产。现在,欧洲一些国家已在大规模种植芒属植物,英国打算拿出150万英亩的土地来种植这种生物燃料作物。德国已兴建了一座发电能力为12万千瓦的发电厂,其燃料就是芒属植物、白杨、柳树的混合物和秸秆。

英国科学家与工程研究委员会不久前决定,它将投资2000万英镑用于开发洁净能源新技术,其中向绿色植物要能源是这个研究计划的一部分。科学家们认为,现在普通植物对于阳光的利用效率不到4%,如果通过研究使其提高到5%,那么只要世界农田面积的1/10,就可提供相当于目前人类使用的全部化学燃料的能源。

科学家预言,在未来20-30年内,从事耕种的一部分农民将转而生产能源作物,并建立使用“生物燃料”为燃料的发电站。

简述化学学科在新能源开发中的作用

新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

能源工业在很大程度上依赖于化学过程,能源消费的90%以上依靠化学技术。怎样控制低品位燃料的化学反应,使我们既能保护环境又能使能源的成本合理是化学面临的一大难题。化石能源的转化及综合利用至关重要。可再生新能源的开发离不开以化学为核心的技术的发展。

新能源是相对于常规能源说的,有核能、太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等许多种。新能源的共同特点是比较干净,除核裂变燃料外,几乎是永远用不完的。由于煤、油、气常规能源具有污染环境和不可再生的缺点,因此,人类越来越重视新能源的开发和利用。

(1)核能技术。核能有核裂变能和核聚变能两种。核裂变能是指重元素(如铀、钍)的原子核发生分裂反应时所释放的能量,通常叫原子能。核聚变能是指轻元素(如氘、氚)的原子核发生聚合反应时所释放的能量。核能产生的大量热能可以发电,也可以供热。核能的最大优点是无大气污染,集中生产量大,可以替代煤炭、石油和天然气燃料。①核裂变技术,从1954年世界上第一座原子能电站建成以后,全世界已有20多个国家建成400多个核电站,发电量占全世界16%。我国自己设计制造建成的第一座核电站是浙江秦山核电站30万千瓦;引进技术建成的是广东大亚湾核电站180万千瓦。核电站同常规火电站的区别是核反应堆代替锅炉,核反应堆按引起裂变的中子不同分为热中子反应堆和快中子反应堆。由于热中子堆比较容易控制,所以采用较多。热中子堆按慢化剂、冷却剂和核燃料的不同,有轻水堆(用轻水作慢化剂和冷却剂,浓缩铀为燃料,包括压水堆和沸水堆)、重水堆(重水慢化和冷却,天然铀为燃料)、石墨气冷堆(石墨慢化,二氧化碳或氦冷却,浓缩铀为燃料)、石墨水冷堆(石墨慢化,轻水冷却,浓缩轴为燃料),这些堆型各有优点,目前一般采用轻水堆较多。快中子反应堆的优点可以充分利用天然铀资源,热中子堆只能利用天然铀中2%的左右的铀,而快中子增值堆可以利用60%以上,这种堆型还在进行商业规模示范试验。②核聚变技术,这是在极高温度下把两个以上轻原子核聚合,故叫热核反应。由于聚变核燃料氘在海水中储量丰富,几乎人类可用之不尽。所以世界各国极为重视。可以说,世界人类永恒发展的能源保证是核聚变能。

(2)太阳能技术。①太阳能热利用技术比较成熟,有太阳能热水器、太阳能锅炉烧蒸汽发电、太阳能制冷、太阳能聚焦高温加工、太阳灶等,在工业和民用中应用较多;②太阳能光电转换技术,通过太阳能光电池把光能转换成电能(直流电),主要是光电池制造技术,太阳能电池有单晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化镉和砷化锌电池许多种。这种发电技术利用最方便,但大功率发电成本太高。③光化学转换技术,利用太阳能光化学电池把水电解分离产生氢气,氢气是很干净的燃料。

(3)风能技术。风能是一种机械能,风力发电是常用技术,目前世界上最大风力发电机为3200千瓦,风机直径97.5米,安装在美国夏威夷。我国风力发电装机总共20万千瓦,最大风力发电机为120千瓦。

(4)生物质能技术。这是利用动植物有机废弃物(如木材、柴草、粪便等)的技术。①热化学转换技术,把木材等废料通过气化炉加热转换成煤气,或者通过干馏将生物质变成煤气、焦油和木炭;生物化学转换技术,主要把粪便等生物质通过沼气池厌气发酵生成沼气,沼气的主要成分是甲烷。沼气技术在我国农村得到较好应用,工业沼气技术也开始应用。③生物质压块成型技术,把烘干粉碎的生物质挤压成型,变成高密度的固体燃料。

(5)氢能技术。氢气热值高,燃烧产物是水,完全无污染。而且制氢原料主要也是水,取之不尽,用之不竭。所以氢能是前景广阔的清洁燃料。①氢气制造技术,有水电解法、水热化学制氢法、水光电池分解法等;②氢气储运技术,氢气贮存有三种方式,一是压缩,二是低温液化,三是贮氢金属吸收。③氢气利用技术,有三种利用方式,一是作为燃料直接燃烧,二是通过氢燃料电池直接发电,三是用作各种能源转换的中介质使用。

(6)地热能技术。地热能有蒸汽和热水两种。地热蒸汽有较高压力和温度,可直接通过蒸汽轮机发电;地热热水最好是梯级利用,先将高温地热水用于高温用途,再将用过的中温地热水用于中温用途,然后再将用过的低热水再利用,最后用于养鱼、游泳池等。

(7)潮汐能技术。潮汐发电技术是低水头水力发电技术,容量小,造价高。我国海岸线长达14000公里,有丰富潮汐能。据估算,全国可开发利用潮汐发电装机容量为2800万千瓦,年发电700亿千瓦时。

关于我国能源的战略思考

五种新能源将被开发利用

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