碳捕集与封存（CCS）技术在中国的应用前景研究
摘要和技术摘要》，CO2 捕集和封存（Carbon Capture and Storage，简称CCS，
也被译作碳捕获与埋存、碳收集与储存等）技术是指将CO2 从工业或相关能源产
业的排放源中分离出来，输送并封存在地质构造中，长期与大气隔绝的一个过程。
[2]CCS 技术包括CO2 捕集、运输以及封存三个环节，可以有效地减少来自大型发
电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的CO2 排放量。
2.中国CCS 技术研发现状
与国际较为先进的CCS 技术相比，中国还处于起步阶段，而且大都采用燃烧
后捕集方式，工业上的应用也主要是提高石油采收率。目前我国只是在二氧化碳
浓度高、比较容易捕集的炼油、合成氨、制氢、天然气净化等工业过程中应用二
氧化碳捕集，而钢铁厂和电厂排放的烟道气流量很大，占二氧化碳排放量的
40%~50%，但二氧化碳浓度仅为15%左右，体系复杂，因而分离设备体系庞大，
能耗高。
不过近年来中国在CCS的研究上进行了很多工作，从2003 年开始政府就参
加了相关的领导人论坛。2005年12月，科技部同英国环境、食品与乡村事务部
和贸易工业部以及欧洲委员会分别签署了关于CCS技术研发合作的两个备忘录，
英国和欧盟承诺将提供资金和技术，帮助中国研发。这次合作分3个阶段来完成，第一阶段是进行能力建设，主要是要识别在中国开展CCS技术的发展路线；第二
阶段是开展一个具体项目的可行性研究，在这个过程中要具体地研究关键技术；
第三阶段则要在中国建立具有商业性的示范项目。近几年，包括“973 计划”、“863 计划”在内的国家重大课题都对CCS的研究进行了立项，并取得了重大进展。同时，科技部还选拔一些博士生到欧洲参加研究活动，希望能把人才队伍培养起来。
此外，我国一些能源公司也在CCS方面加大了科研力度，电力行业的中国华
能集团、煤炭行业的神华集团和石油行业的中国石油还在实践中进行了尝试。
3.中国发展CCS建议
（1）要以战略角度看待CCS技术，明确优先发展方向。CCS 技术要点包括
CO2 捕集、运输以及封存。碳捕集工艺中最具发展前景的是富氧燃料捕集，但制
氧成本的降低还需要制氧技术的进一步发展。通过将二氧化碳封存入油气田，既
可以减少二氧化碳排放，又可以提高油气田采收率，实际应用效果得到了肯定，
也应当是我国优先发展的技术方向。所以要尝试各种技术组合类型，从中找出最
适合我国当前发展状况的技术模式。同时，可将火电和煤化工作为我国CCS技术
发展的主要行业。
（2）应高度关注CCS融资、财务安排、风险分担。CCS 示范项目的资金来源
应以政府公共资金为主。CCS项目不能采用以市场为基础的油气行业运作模式，
需要在封存端有足够的激励机制如CO2价格来推动整个价值链的运转：CO2 的商
业化利用或可成为CCS 技术商业化应用前的过渡性融资手段，这一点对中国尤其
重要；允许来自CCS 的减排量进入排放贸易体系将成为CCS 长期发展的融资手段，但短期内无法见效，而且受碳价格影响直接，风险较大；无论是项目开发还是技
术研发，CCS 大规模推广时私人资本将扮演更重要的角色，而这有赖于政策明确
的市场和清晰的投资回报机制。因此，在关注CCS技术问题的同时，更应关注融资、财务安排与风险分担方面的解决方法。
（3）应尽快完善CCS法律和政策框架，克服制度障碍。事实上，长期稳定
碳纳米管及其复合材料在储能电池中的应用 摘要碳纳米管具有良好的机械性能和导电性、高化学稳定性、大表面积以及独特的一维结构，选择合适的方法制备出碳纳米管复合材料，可以使其各种物理化学性能得到增强, 因而在很多领域有着极大的应用前景，尤其是在储能电池中的应用。本文分析了碳纳米管及其复合材料的特点，总结了碳纳米管的储锂机理，对其发展趋势作了展望。 关键词碳纳米管复合材料储能电池应用 Abstract carbon nanotubes（CNTs） are nanometer-sized carbon materials with the characteristics of unique one-dimensional geometric structure，large surface area，high electrical conductivity，elevated mechanical strength and strong chemical inertness. Selecting appropriate methods to prepare carbon nanotube composites can enhance physical and chemical properties , and these composites have a great future in many areas，especially in energy storage batteries . In this paper, based on the analysis and comparison of the advantages and disadvantages of carbon nanotube composites，the enhancement mechanisms of the CNTs catalysts are introduced. Afterward，the lithium ion storage properties are summarized according to the preparation methods of composite materials. Finally, the prospects and challenge for these composite materials are also discussed. Keywords carbon nanotube; composite; energy storage batteries; application 1 引言 碳纳米管(CNTs)在2004 年被人们发现，是一种具有特殊结构的一维量子材料, 它的径向尺寸可达到纳米级, 轴向尺寸为微米级, 管的两端一般都封口, 因此它有很大的强度, 同时巨大的长径比有望使其制作成韧性极好的碳纤维。碳纳米管由于其独特的一维纳米形貌被作为锂离子电池负极材料广泛研究，通过对碳纳米管进行剪切，官能化及掺杂等方法进行改性处理，能有效的减少碳纳米管的首次不可逆容量，增加可逆的储锂比容量。此外，碳纳米管的中空结构也成为抑制高容量金属及金属氧化物体积膨胀理想复合基体。本文中，我们研究了碳纳米管的储锂性能，考察了碳纳米管作为锡类复合材料基体，其内部限域空间对高容量金属及金属氧化物的储锂性能促进的具体原因。该研究结果为碳纳米管以及其他具有限域空间的结构在锂离子电池中的应用提供了参考。 2 碳纳米管的储锂机理和应用 相比广泛应用的石墨类材料，碳纳米管在锂离子电池负极材料中有其独特的应用优势。首先，碳纳米管的尺寸在纳米级，管内及间隙空间也都处于纳米尺寸级，因而具有纳米材料的小尺寸效应，能有效的增加锂离子在化学电源中的反应活性空间；其次，碳纳米管的比表面积较大，能增加锂离子的反应活性位，并且随着
碳捕集与封存技术的现状与发展分析 王虎齐 中国电能成套设备有限公司，北京市安德里北街15号100011 The Status of Carbon Capture & Storage and development analysis WANG Hu-qi No.15 Andelibei Street Beijing，China ABSTRACT:Global warming has been more and more serious, carbon capture and storage (CCS) technology in future years will be to solve the greenhouse effect of the main means. Although CCS technology has made good progress, CO2 capture, transportation, storage three links of the development of the technology is very rapid, but still faces many problems, such as the high cost, CO2leaks problems, lack of awareness. At present CCS technology is still in the early stages of development, whether can be expected as CCS to cope with climate change in the important transitional emission reduction technology and be large scale application will depend on various factors. KEY WORD: Carbon Capture and Storage；High Cost；CO2 Leaks Program；Lack of Awareness 摘要：全球气候变暖问题已经越来越严重，碳捕集与封存（CCS）技术在未来的若干年后将成为解决温室效应的最主要手段之一。虽然CCS技术取得了长足的进步，CO2捕集、运输、封存三大环节的各种技术发展都很迅猛，但仍面临着很多问题，如成本高昂、CO2泄露问题、认识不足等。目前CCS 技术仍处于发展的早期阶段，CCS 是否能如预期成为应对气候变化中重要的过渡性减排技术并被大规模应用，将取决于多种因素。 关键词：碳捕集与封存；成本高昂；CO2泄露；认识不足 1前言 1896 年，诺贝尔化学奖得主、瑞典化学家 阿伦尼乌斯（S.Arrhenius）提出气候变化的科学假设，认为“化石燃料燃烧将会增加大气中的CO2 浓度，从而导致全球变暖”。2007 年，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了第四次评估报告，认为气候变化归因于人类活动所排放的温室气体的可能性超过了90%。2009年12 月《联合国气候变化框架公约》第15 次缔约方会议暨《京都议定书》第5次缔约方会议在丹麦首都哥本哈根的落幕，将全球温升控制在2℃以内的目标作为全球共识写入《哥本哈根协定》（Copenhagen Accord），至此，全球应对气候变化的任务上升到了前所未有的高度，关于如何快速推广应对气候变化新技术的讨论也趋于白热化。 提高能效、发展替代能源（包括可再生能源和核能）和CCS 技术是最为重要的三种减排手段。根据国际能源署（IEA，International Energy Agency）的研究，在2℃温升情景下，2020 年、2030 年和2050 年由提高能效带来的减排量将分别占当年能源相关减排量的65%、57% 和54%。但随着提高能效技术的“天花板效应”逐渐显现、替代能源资源由易开发逐渐转为难开发等原因，CCS 的减排贡献将从2020 年占总减排量的3% 上升至2030年的10%，并在2050 年将达到19%，详见表1。
目录 摘要 I 目录 II 第一章导论 1 1.1 什么是低碳经济 1 1.2 低碳经济的产生及目的 1 1.3 经济的重要意义和途径 2 第二章．我国发展低碳经济的必要性 3 2.1 低碳经济 3 2.2 我国发展低碳经济的理论解释 4 2.3 我国发展低碳经济的内在要求和外在压力 4 第三章．中国如何发展低碳经济 5 3.1 提高能源效率 5 3.2 开发利用可再生能源 5 3.3 引导消费者行为 6 第四章结论与展望 7 4.1基本结论与政策建议 8 4.2展望—低碳技术未来展望 8
第一章．导论 1.1什么是低碳经济 所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。 1.2低碳经济的产生及目的 1.2.1.由全球范围内严峻的环境问题引出的低碳经济 伴随着生物质能、风能、太阳能、水能、化石能、核能等的使用，人类逐步从原始文明走向农业文明和工业文明。而随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题及其诱因不断地为人们所认识，不止是烟雾、光化学烟雾和酸雨等的危害，大气中二氧化碳浓度升高将带来的全球气候变化，也已被确认为不诤的事实。在此背景下，“碳足迹”、“低碳经济”、“低碳技术”、“低碳发展”、“低碳生活方式”、“低碳社会”、“低碳城市”、“低碳世界”等一系列新概念、新政策应运而生。而能源与经济以至价值观实行大变革的结果，可能将为逐步迈向生态文明走出一条新路，即摒弃20世纪的传统增长模式，直接应用新世纪的创新技术与创新机制，通过低碳经济模式与低碳生活方式，实现社会可持续发展。作为具有广泛社会性的前沿经济理念，低碳经济其实没有约定俗成的定义，其涉及到广泛的产业领域和管理领域。 1.2.2．低碳经济的目的 低碳能源系统是指通过发展清洁能源,包括风能、太阳能、核能、地热能和生物质能等替代煤、石油等化石能源以减少二氧化碳排放。低碳技术包括清洁煤技术(IGCC)和二氧化碳捕捉及储存技术(CCS)等等。低碳产业体系包括火电减排、新能源汽车、节能建筑、工业节能与减排、循环经济、资源回收、环保设备、节能材料等等。 低碳经济的起点是统计碳源和碳足迹。二氧化碳有三个重要的来源,其中,最主要的碳源是火电排放,占二氧化碳排放总量的41%;增长最快的则是汽车尾气排放,占比25%,特别是在我国汽车销量开始超越美国的情况下,这个问题越来越严重;
中国发展低碳经济面临的机遇和挑战 作者：海海杰 中国发展低碳经济面临的机遇与挑战！要想弄明白，必须先要知道什么是低碳经济？它与我们现有的经济形式有什么不同？为什么要发展低碳经济？在发展低碳经济的同时，有着怎样的机遇与挑战？作为大学生的我们应该怎么做？ 在全球气候变暖的背景下，以低能耗、低污染为基础的“低碳经济”已成为全球热点。低碳经济的争夺战，已在全球悄然打响。 所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。 改革开放以来，电力、冶金、水泥、化工等传统高能耗，高污染的产业通过保障供应,为中国经济的腾飞做出了巨大贡献。但为此也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。在这种情况下一种新型的、以提高能源等生产要素利用效率为核心的集约型增长方式和低能耗、低污染、低排放的低碳经济被提出来了，来替代传统的经济形式。
发展低碳经济是我国未来经济形式走向的必然选择。为什么这么说呢？ 首先,中国快速增长的能源需求和自身能源储备的 不足,使中国的能源安全问题日益严峻,例如,到2030年, 预计中国80％以上的石油需求将依赖进口；其次,中国作为能源消耗大国、温室气体排放大国,受到越来越多来自国际社会的压力,中国在哥本哈根会议上已做出了2020 年单位GDP碳排放比2005年下降40%~45%的承诺；第三,随着能源价格的攀升,如果不降低能耗,必将挤压企业的 经济效益,对于能源成本占总成本比例甚至高达五成的 高能耗产业更是如此。 在这种必然的选择之下，我国发展低碳经济又将有什么机遇呢？ 在一些传统行业中，我国比一些发达国家落后几十年。而在新能源领域，比如太阳能、风能、水能和锂电池等行业，与最发达的国家相比只落后了一两年。因此，在当今传统产业发展受挫、新能源产业蓬勃发展的大环境下，中国应该抓住机会，迅速向低碳经济转型，大力发展新能源。 我国是世界上面积第三的国家，如此广阔的国土面积给我们提供了无穷无尽的自然资源。据估计，我国可开发利用的风能储量为10亿千瓦；在东北、中西部、华北地区有着丰富的太阳能资源；在地热能方面，全国可开采资源量为每年68亿立方米；当前中国的核电装机容量为906万千瓦，预计到2020年中国核电运行装机容量将达7000万千瓦。 那么同时，中国又将面临着怎样的严峻挑战呢？
碳纳米管的性质性能其应用前景 The Properties and Applications of Carbon Nano-Tubes 张雅坤北京师范大学化学学院201411151935 摘要：从1991年被正式认识并命名至今，碳纳米管凭借其特殊的结构及异常的力学、电学和化学性能获得了材料、物理、电子及化学界的广泛关注。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。本文主要对碳纳米管目前的性质性能及其应用前景进行了系统详细的介绍【8】。 关键词：碳纳米管、无机化学、性质性能、应用前景 一、综述 1.发展历史与研究进程 在1991年日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛（Lijima）在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子，这就是现在被称作的“Carbon nanotube”，即碳纳米管，又名巴基管。 1993年，S. Lijima等和D. S. Bethune等同时报道了采用电弧法，在石墨电极中添加一定的催化剂，可以得到仅仅具有一层管壁的碳纳米管，即单壁碳纳米管产物。
1997年，A. C. Dillon等报道了单壁碳纳米管的中空管可储存和稳定氢分子，引起广泛的关注。相关的实验研究和理论计算也相继展开。据推测，单壁碳纳米管的储氢量可达10%（质量比）。此外，碳纳米管还可以用来储存甲烷等其他气体。但该猜测在后来被证实是错误的，碳纳米管无法用于储氢的主要问题有两个：一是假如作为容器进行储氢，则无法对其进行可控的封闭和开启；二是假如用于氢气吸附，则其吸附率不超过1%（质量分数）。 能否控制单壁碳纳米管的生长是近二十余年来一直困扰着碳纳米管研究领域科学家们的难题，能否找到控制方法也成为碳纳米管应用的瓶颈。2014年，这道世界性难题被北京大学李彦教授研究团队攻克，该团队在全球首次提出单壁碳纳米管生长规律的控制方法，研究成果已于2014年6月26日发表在国际权威学术期刊《自然》杂志上，这是碳纳米管研究方面的又一大突破。 2.碳纳米管的制备方法 常用的碳纳米管制备方法主要有：电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法（碳氢气体热解法）、固相热解法、辉光放电法、气体燃烧法以及聚合反应合成法等。 2.1电弧放电法 电弧放电法是生产碳纳米管的主要方法。1991年日本物理学家饭岛澄男就是从电弧放电法生产的碳纤维中首次发现碳纳米管的。电弧放电法的具体过程是：将石墨电极臵于充满氦气或氩气的反应容器中，在两极之间激发出电弧，此时温度可以达到4000度左右。在这种条件下，石墨会蒸发，生成的产物有富勒烯（C60）、无定型碳和单壁或多壁的碳纳米管。通过控制催化剂和容器中的氢气含量，可以
在社会经济的飞速发展中，资源短缺的问题成为了发达国家和发展中国家在各项建设中最主要的障碍，同时，我们国家作为发展中的大国也被这种问题时刻束缚着。由于这种现象频繁出现，环保节能的低碳经济发展模式和可持续发展战略为我们国家指出了一条更科学合理的发展方向。低碳经济，主要是指在社会的经济发展和人们的生产生活活动中，通过使用较为先进、合理的技术和设备最大程度上提高资源的利用率，降低废弃物的排放量，从而解决环境保护和发展经济之间存在的矛盾，这对于促进我们国家和谐社会的建设和满足人们的需求是非常有利的。 一、低碳经济的内容和特征 低碳经济是当今社会的一种新型发展模式，它主要包括低碳服务、低碳消费以及低碳生产三方面内容。低碳经济主要有以下几个特点：第一，减少污染物排放和降低能耗，即：低污染、低排放、低能耗；第二，能源消费与经济增长脱钩，不能同步增长，在保证经济增长的前提下减少废气排放，提高能源效率；第三，为发展低碳经济进行低碳技术的创新；第四，开发可再生的新型清洁的能源；第五，制定法律体系和相关制度以适应低碳技术的创新。 二、中国经济可持续发展的现状 目前，我国还仍然处在发展中国家的阶段，各项制度还存在一些不足，可持续发展战略的实施仍然需要得到更好的完善。在我国的能源结构中，煤资源的使用仍然占据着主导地位，这样就无法避免污染气体的排放，如果减少使用则会在一定程度上减缓了我国经济的发展速度，相较于其他发展中国家和发达国家来说，我国的各项技术还是有待提高，因此，低碳经济对于我国的可持续发展提出了更为严格的要求，同时也反映出解决这些问题对于促进我国可持续发展战略也是行之有效的。 三、发展低碳经济与中国经济可持续发展建设的策略和建议 第一，转变经济发展方式，调整产业结构。鼓励发展低碳产业，生产高附加值产品，打造一条低碳产业链条；同等规模的经济和水平，不同的产业结构碳排放量就会出现很大的差异，合理地调整三大产业的比重，大力发展第三产业，降低对工业的依赖；东部、中部、西部经济发展不平衡，应该加大对中西部的投入，缩小差距。随着国外低碳经济的发展，发达国家会把高能耗、高排放的产业项目逐步向发展中国家转移，虽然在表面上看对中国有利，事实上中国仍然处在产业链条的低端，因此要不断提高高碳产业进入市场的要求。 第二，优化能源结构。中国的能源结构很难在短时间内改变，只能大力发展水电、风能、太阳能、潮汐能、生物质能等清洁能源，以优化能源结构；中国排放的每吨二氧化碳产生的国内生产总值只占发达国家的1/5，因此要提高能源、资源使用率，从根本上减少碳排放；对煤炭进行低碳化和无碳化处理，开发并使用二氧化碳的捕捉和埋存技术。 第三，发展低碳技术，加强低碳技术国际合作，建立低碳研究体系。低碳技术水平直接关系到低碳经济发展，但是中国的低碳技术落后于发达国家。虽然可以自主研发也可以引进国外技术，但是发达国家向发展中国家的技术转让往往有所保留，所以在国际合作的同时更要加大低碳技术的自主研发力度；在可再生能源利用、新能源技术、化石能源高效利用、温室气体控制和处理及节能等领域加强技术开发，建立多元化的低碳体系，为低碳经济发展提供能源和技术支持；培养开发新能源及各种低碳技术领域的人才迫在眉睫。 第四，优化贸易结构。中国出口的很大一部分是初级产品，每增加一单位的贸易额，就会增加大约两单位的碳排放，中国为其他国家提供商品，却要独自承担碳排放。因此中国必须提高产品的技术含量，生产知识密集型和技术密集型、高附加值产品，进口高精尖技术及其产品，逐步改变现有的的出口贸易结构。 第五，完善法律、政策体系，鼓励地方法规的制定和实施，建立监督体系。中国目前与气候和节能、减排方面的税有资源税、燃油税、进口环节税收等几种，应该加快研究环境税并逐步推行，控制污染物排量及能源、资源的利用，完善税收制度；完善法律体系，为企业
中国低碳经济发展现状和前景分析 刘莎5000109092 新闻091 摘要：“低碳经济”这一最早见诸于2003年的英国能源白皮书《我们能源的未来：低碳经济》的词汇，已经深深烙进了当今世界各国的经济发展。2010年8月，中华人民共和国发展与改革委员会确定在5省8市开展低碳产业建设试点。“金砖四国”之一的中国，以当今世界最大发展中国家的身份，如何面对时下的低碳经济发展，今后又可能遇到怎样的经济挑战？有没有什么可行性策略？本文将对这些问题展开分析。 关键词：低碳经济发展中国家经济挑战可行性策略 一、低碳经济概念界定 低碳经济，是指在可持续发展理念的知道下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。【1】 随着全球人口和经济规模的不断增长，除酸雨、光化学烟雾、臭氧层空洞等大气灾害之外，大气中二氧化碳浓度升高带来的全球气候变化，也成了不争的事实，当下已经显现的气候异常和预测可能出现的灾难，是人尽皆有的体验和担忧。摒弃20世纪以来经济的传统增长模式，迈向生态文明的新路子，是世界经济的出路，也是中国经济关注度重点。 二、世界走向低碳经济 近年来，世界正在酝酿着低碳的技术创新，低碳经济的突破可能成为经济危机后新一轮的主要带动力量，首先突破的国家可能成为新一轮世界经济增长的领跑者。 我们来看看世界各大国都在低碳经济这场经济“赛跑”中处于怎样的位置。 美国：将低碳产业作为重振经济的战略选择。主要的措施可以分为节能增效、开发新能源、应对气候变化等多个方面，其中锁定新能源为核心。 日本：将低碳社会作为发展方向。提倡物尽其用的节俭精神，通过更简单的生活方式达到更高质量的生活，从高消费社会向高质量社会转变。同时发展提高新能源利用技术，削减温室气体排放。 巴西：大力推动生物燃料发展。进一步完善乙醇、生物柴油等的提炼和利用技术，利用政府推出的一些列金融支持政策，发展农业种植，以满足生物柴油的原料需求。 韩国：将“低碳绿色增长作为国家战略。这一战略通过减少能源依赖、提升绿色技术、发展再生能源，促进就业和人民增收。 世界各国都根据自身的自然资源、社会资源和人力资源，发挥各自的优势发展本国的低碳经济，以便在新一轮的经济赛跑中抢占先机。中国的情况又是如何呢？ 三、中国低碳经济的发展现状和未来 中国正处于经济社会高速发展的阶段，又面临着人口基数大、农村人口比重大、产业结构不合理、生产技术落后、粗放型经济发展模式积重难返等问题，在发展经济、消除贫困和节能减排上形势严峻。 基于这些原因，有人说，经济要发展，工业是先导，要发展工业就必然有排放。保持低碳状态，除非人们不开车，不烧煤，放弃重工业发展。这种说法显然是极端的。中国有些城市一开始对低碳经济、低碳城市很有热情，但后来却不愿意高调践行，就是英文害怕大型的化工、钢铁行业投资受到限制。任何社会都需要一些高耗能、高排放的产业和产品来保障经济的运行和生活的质量，否则社会将无法运转。低碳经济不是要排斥高耗能、高排放的产业和产品，而应该想办法提高碳效率。在这一点上，科技的力量不可或缺。
碳纳米管的现状和前景 信息技术更新日新月异，正如摩尔定律所言，集成电路的集成度每隔18 个月翻一番，即同样的成本下，集成电路的功能翻一倍。这些进步基于晶体管的发展，晶体管的缩小提高了集成电路的性能。 在硅基微电子学发展的过程中,器件的特征尺寸随着集成度的越来越高而日益减小,现在硅器件已经进入深微亚米阶段，也马上触及到硅器件发展的瓶颈，器件将不再遵从传统的运行规律,具有显著的量子效应和统计涨落特性. 为了解决这些问题,人们进行了不懈地努力,寻找新的材料和方法，来提高微电子器件的性能。研究基于碳纳米管的纳电子器件就是其中很有前途的一种方法。 碳纳米管简介 一直以来都认为碳只有两种形态——金刚石和石墨。直至1985年发现了以碳60为代表的富勒烯、从而改变了人类对碳形态的认识。1991年，日本筑波NEC研究室内科学家首次在电子显微镜里观察到有奇特的、由纯碳组成的纳米量级的线状物。此类纤细的分子就是碳纳米管 碳纳米管有许多优异的性能，如超高的反弹性、抗张强度和热稳定性等。被认为将在微型机器人、抗撞击汽车车身和抗震建筑等方面有着极好的应用前景。但是碳纳米管的第一个获得应用的领域是电子学领域、近年来，它已成为微电子技术领域的研究重要方面。 研究工作表明，在数十纳米上下的导线和功能器件可以用碳纳米管来制造，并连接成电子电路。其工作速度将过高于已有的产品而功率损耗却极低! 不少研究组已经成功地用碳纳米管制成了电子器件。例如IBM 的科学家们就用单根半导体碳纳米管和它两端的金属电极做成了场效应管（FETs）。通过是否往第三电极施加电压，可以成为开关，此器件在室温下的工作特性和硅器件非常相似，而导电性却高出许多，消耗功率也小。按理论推算，纳米级的开关的时钟频率可以达到1太赫以上，比现有的处理器要快1000倍。 碳纳米管的分类 石墨烯的碳原子片层一般可以从一层到上百层，根据碳纳米管管壁中碳原子层的数目被分为单壁和多壁碳纳米管。 单壁碳纳米管（SWNT）由单层石墨卷成柱状无缝管而形成是结构完美的单分子材料。SWNT 的直径一般为1－6 nm，最小直径大约为0.5 nm，与C36 分子的直径相当,但SWNT 的直径大于6nm 以后特别不稳定，会发生SWNT 管的塌陷，长度则可达几百纳米到几个微米。因为SWNT 的最小直径与富勒烯分子类似，故也有人称其为巴基管或富勒管。 多壁碳纳米管MWNT可看作由多个不同直径的单壁碳纳米管同轴套构而成。其层数从2～50 不等，层间距为0.34±0.01nm，与石墨层间距(0.34nm)相当。多壁管的典型直径和长度分别为2～30nm 和0.1～50μm。多壁管在开始形成的时候，层与层之间很容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷，因而多壁管的管壁上通常
我国碳捕集、利用和封存的现状评估和发展建议 碳捕集、利用和封存（以下简称“CCUS”）技术是未来全球实现大规模减排的关键技术之一，也是我国实现长期绝对减排和能源系统深度低碳转型的重要技术选择。2016年10月，国务院发布了《“十三五”控制温室气体排放工作方案》，提出“在煤基行业和油气开采行业开展碳捕集、利用和封存的规模化产业示范”、“推进工业领域碳捕集、利用和封存试点示范”，为我国下一步发展CCUS指明了方向。本文在深入研究和调研的基础上，总结评估了“十一五”以来我国CCUS的发展状况，分析了我国推动CCUS发展面临的挑战，提出了中长期推动我国CCUS发展的思路和政策建议。 一、我国发展CCUS的重要意义 CCUS是实现我国长期低碳发展的重要选择。国际上将碳捕集与封存（以下简称“CCS”）1作为实现长期绝对减排的重要措施。在国际能源署（IEA）的2℃情景下，到2050年，CCS将贡献1/6的减排量；2015-2050年间，CCS累计减排占全球总累计减排量的14%，其中中国CCS的减排贡献约占1/3。根据西北太平洋实验室及中国科学院武汉岩土力学研究所的测算，中国当前有超过1600个大型CO2排放源，包括火电厂、水泥厂、钢铁厂等，技术上可实现的碳捕集量超过 1 CCS与CCUS称呼略有不同但实质基本相同。国际上常用CCS，主要包括三个环节，即对二氧化碳进 行捕集、运输和地质封存；中国在此基础上，结合本国实际提出CCUS，在原有三个环节基础上增加了CO2 利用环节，可将CO2资源化利用并产生经济效益，在现有技术发展阶段更具有实际操作性。
38亿吨CO2，而通过强化采油、驱煤层气和盐水层封存等方式可封存的容量分别为10、10和1000亿吨CO2。此外，中国源汇匹配条件好，90%以上的大型碳源距潜在封存地在200公里以内。 CCUS是实现我国煤基能源系统低碳转型的必然选择。我国能源结构以煤为主，虽然近些年国家已经采取了极为严格的控煤措施并取得了显著成效，但预计在未来相当长时间内，煤炭消费总量仍将维持相当规模。例如，从发电用能结构看，即便煤炭占比以每年2个百分点的速度下降，降到30%仍需要15-20年的时间。CCUS同煤基能源的发展具有很好的耦合性，尤其在煤化工、火力发电等行业，尽管当前其实施成本仍较高，但如果碳排放的外部成本能被充分考虑并实现其内部化，将极大提升CCUS在这些行业的应用空间。随着国家对碳排放控制要求的不断提升和能源生产消费革命的积极推进，为实现我国能源系统的绿色低碳转型，CCUS应该也必然会成为煤炭合理化和清洁化利用的一个重要举措。 CCUS是促进我国低碳产业发展的重要支撑。尽管我国CCUS技术的发展起步较晚，但国家对CCUS技术的研发和示范非常重视，过去十几年投入了大量科研经费，推动CCUS技术水平不断提升。在碳捕集、利用和封存各个环节的技术水平上，我国都已经与发达国家处于同一水平线。未来如进一步加大CCUS技术示范力度，促进技术应用成本的不断下降，能逐步实现技术的规模化应用，不仅有助于我国在低碳技术领域占据国际制高点，更能带动相关低碳产业的发展和壮大。 CCUS是提升我国能源安全的积极动力。我国政府特别强调要加
第三章低碳经济在国内外的发展现状及政策 第一节全球气候变暖与发展低碳经济 一、全球及中国气候变暖现状 地球的气候一直是呈波动式变化的，冷暖交替出现。近一万年来，地球上气温的波动幅度在摄氏2度到摄氏3度之间，期间一共经历了3次暖期，即全新世大暖期（距今8000年至3000年前），中世纪温暖期（10世纪至13世纪），以及从19世纪中后期开始的这次暖期。目前地球的气候系统正经历一次以全球气候变暖为主要特征的显著变化，这是近万年来地球上出现的第3次暖期。 在目前的这个暖期中，气候也是波动的，从19世纪中后期到20世纪40年代温度一直上升。上个世纪60年代至70年代变冷，以后又上升，90年代是近百年最暖的时期。自20世纪初以来(1906—2005年)，全球地表气温显著升高，全球平均表层温度已上升了0．74℃，海平面上升17em。在北半球过去1000年的任何世纪中，此次升温最为剧烈。21世纪高温、热浪、热带气旋(台风和飓风)及强降水频率增加明显。 百年来，中国气候也发生明显变化，20世纪中国年均气温升高了0．5~0．8℃；年均降水量变化趋势不明显，但区域降水量变化波动较大；我国气候变暖最明显的地区在西北、华北和东北地区，特别是西北变暖的强度高于全国平均值，长江以南地区变暖趋势不显著，有些地区如四川甚至出现变冷的情况。我国已连续出现了16个大范围的暖冬，从上世纪50年代以来降水逐渐减少。2007年为中国1951年以来最暖的一年，年平均气温10．1℃，为有观测记录以来最暖的一年。据预测，21世纪中国地表气温将继续上升，降水也呈增加趋势。2040年以前，不同情景下中国地区变暖趋势差异不大，而2050年以后则可能出现明显的变暖程度的差异。低排放情景下，增温趋势缓慢，到21世纪末变暖不会超过1-3℃，高排放情景下，则将会增加3~6℃。（全球气温再上升2摄氏度，上海将被淹没）。 二、全球气候变暖的应对 1、欧盟加大开发可再生能源 气温升高造成的极端天气和水资源紧缺正袭扰欧洲：英国遭遇了60年不遇特大洪灾；强风暴降临法国；阿尔卑斯山冰川在过去150多年消退了近200米；西班牙遭遇40年未遇的大旱，第二大城市巴塞罗那不得不紧急调派轮船从法国买水供应居民；沙漠化威胁着伊比利亚半岛，有报告说，西班牙的气候已经开始“非洲化”；热浪和干旱引发的森林火灾频仍，葡萄牙、西班牙、意大利、希腊等国深受其害；气候变暖还影响到南欧一些地区的葡萄种植，农民不得不考虑毁掉葡萄园，到海拔更高的地区开辟新的种植区。
碳纳米管材料的研究现状及发展展望 摘要： 碳纳米管因其独特的结构和优异的物理化学性能，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。本文综述了碳纳米管的制备方法、结构性能、应用以及碳纳米管发展趋势。 关键词：碳纳米管；制备；性质；应用与发展 1、碳纳米管的发展历史 1985年发现了巴基球(C60)；柯尔、克罗托和斯莫利在模拟宇宙长链碳分子的生长研 究中，发现了与金刚石、石墨的无限结构不同的，具有封闭球状结构的分子C60。（1996年获得诺贝尔化学奖） 1991年日本电气公司的S. Iijima在制备C60、对电弧放电后的石墨棒进行观察时，发现圆柱状沉积。空的管状物直径0.7-30 nm，被称为Carbon nanotubes (CNTs）； 1992年瑞士洛桑联邦综合工科大学的D.Ugarte等发现了巴基葱(Carbon nanoonion)； 2000年，北大彭练矛研究组用电子束轰击单壁碳纳米管，发现了Ф0.33 nm的碳纳米管,稳定性稍差; 2003年5月，日本信州大学和三井物产下属的公司研制成功Ф 0.4 nm的碳纳米管。 2004年3月下旬, 中国科学院高能物理研究所赵宇亮、陈振玲、柴之芳等研究人员，利用一定能量的中子与C70分子相互作用，首次成功合成、分离、表征了单原子数目富勒烯 分子C141。 2004 ，曼彻斯特大学的科学家发现Graphene(石墨烯)。进一步激发了人们研究碳纳米材料的热潮。 2、碳纳米管的分类 2.1碳纳米管 碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体，一般可分为单壁碳纳 米管、多壁碳纳米管。 2.2纳米碳纤维 纳米碳纤维是由碳组成的长链。其直径约50-200nm，亦即纳米碳纤维的直径介于纳米碳 管（小于100 nm）和气相生长碳纤维之间。 2.3碳球 根据尺寸大小将碳球分为：(1)富勒烯族系Cn和洋葱碳(具有封闭的石墨层结构，直径在2—20nm之间)，如C60，C70等；(2) 纳米碳粉。 2.4石墨烯 石墨烯（graphene）是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是构建其它维度碳质材料的基本单元。 3、碳纳米管的制备 3．1电弧法
浅析碳捕集与封存技术 黄丹 20090390105 （郑州大学09级化工与能源学院热能与动力工程一班） 1.摘要 [Abstract] 全球气候变暖问题已经越来越严重，碳捕集与封存(CCS)技术被看作是最具发展前景的解决方案之一，随着研究的不断深入，CCS技术成本将进一步降低。碳捕集工艺按操作时间可分为燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集，其中最有发展前景的是富氧燃烧捕集。我国在CCS技术的研究上进行了大量工作，CCS技术已被列入“973计划”和“863计划”，但仍面临着很多问题，如二氧化碳泄漏问题、技术难点、建设和运行成本高昂等。好在种种迹象表明，随着全球气候问题的加剧，各国政府越来越重视CCS技术的研发和利用。 【关键词】 CCS技术二氧化碳碳捕集封存 Carbon Capture and Sequestration Technology [Abstract] Carbon capture and sequestration (CCS) technology is seen as one of the most promising solutions to deteriorating climate changes. As research progresses，the cost of CCS is set to decline. By operational time，carbon capture technology can be categorized into pre-combustion capture，enriched oxygen combustion capture and post-combustion capture technologies，of which the enriched oxygen combustion capture technology is the most promising. China has done a lot of work on the research of CCS technology. The development of this technology has been listed in the country′s 973 Plan and 863 Plan. Although substantial advance has been made in CCS technology ，many challenges remain，such as the leakage of CO2，technical bottlenecks and high facility construction and operational costs. The good news is that as global climate problems worsen，governments across the globe are putting increasing emphasis on the research，development and utilization of CCS technology. [Keywords] CCS technology；carbon dioxide；carbon capture；carbon sequestration 2引言 全球气候变暖问题已经越来越严重，目前二氧化碳在大气中的含量水平为百万分之三百八十五，而其正以每年3%的速度增长。按这个速度发展，到2100年，空气中的二氧化碳的聚集量将达到百万分之一千一百，温室效应造成的高温将不适合任何动物的生存，人类社会则将在这一进程中崩溃。然而，时至今日，全球有80%的能源来自煤炭、石油和天然气等化石能源。水电和核能虽然成本并不高，但环境条件限制了其发展规模。至于风能、太阳能和生物质能等新能源，虽然环保前景喜人，但受高成本和技术不成熟等客观因素制约，这些新能源完全取代传统的化石能源仍处于探索阶段，真正做到大规模商业化开发还需很长时间。因此，发展可靠技术、减少化石燃料的温室气体排放是一个明智的“缓兵之计”。
1前言 当前，减排CO 2的呼声日益高涨，其主要排放源是化石燃料的使用。根据国际能源署(IEA)的统计，2008年世界能源需求中，化石能源占到约80%的比例[1]。由于煤炭利用的成本比石油、天然气低很多，且从全球能源储量分布情况来看煤炭资源较为丰富，因此，可以肯定未来一段时期内煤炭利用总量仍将持续增长。特别是像中国、印度等国家煤炭比例占绝对优势，经济的快速增长及对能源安全的考虑都将促进对煤炭的利用。在未来相当长的时间内，我国的一次能源仍将以煤为主。 近年来，国内用于发电的煤炭量占到煤炭消耗总量的一半以上。燃煤发电企业作为CO 2排放的重要来源之一，面临的环保压力逐年增大。在这种形势下，国内相关企业、研究机构积极致力于燃煤发电领域各种CO 2减排技术的研究，包括燃烧前碳捕集、燃烧后碳捕集及纯氧燃烧等。其中，燃烧前碳捕集技术在电力行业中主要应用于整体煤气化联合循环(IGCC)发电厂。 IGCC 发电技术被认为是目前世界上最清洁的燃煤发电技术，其粉尘、SO 2、NO x 等污染物接近零排放。目前，美、欧、日均已建成IGCC 示范电站，并 拟在示范成功之后逐步推广。IGCC 发电技术不仅具有燃料来源广、发电效率提升空间大等优点，而且可以实现燃烧前脱除CO 2，以较低的成本实现 CO 2减排。在未来减排温室气体，应对全球气候变化的过程中，IGCC 具有广泛的应用前景。 本文以从IGCC 电站捕集CO 2，并通过管道运输至油田用于强化采油为例，分析得出IGCC 电站进行碳捕集与封存(CCS)的CO 2减排成本，提出CCS 在中国推广应用的相关政策建议。 2案例分析 2.1IGCC 电站CO 2减排成本 在本文的案例分析中，IGCC 电站设计输出功率为400MW 级，整个系统主要包括空分单元、气化单元、净化单元及动力单元，所选用设备均基于现有技术，气化炉选用水煤浆气化技术，燃气轮机选用F 级燃机，粗煤气净化采用湿法净化工艺，空分系统选用独立的低压空分系统。在进行经济性估算时，假设电厂建设周期为3年，从2007年1月开始 碳捕集与封存技术(CCS)成本及政策分析 张建府 (中国华能集团绿色煤电有限公司，北京100098) 摘要 当前，减排CO 2的呼声日益高涨。在未来相当长的时间内，我国一次能源仍将以煤为主，而用于发电的煤炭量占到煤炭消费总量的一半以上，已成为国内CO 2排放的重要来源。整体煤气化联合循环(IGCC)发电技术不仅具有燃料来源广、发电效率提升空间大等优点，而且能以较低的成本实现CO 2减排。以IGCC 碳捕集结合强化采油为例，分析碳捕集与封存(CCS)全过程CO 2减排成本。结果表明，在IGCC 电站进行碳捕集结合强化采油的情景下，捕集CO 2的IGCC 系统的发电成本低于不捕集CO 2的IGCC 电站的发电成本。CO 2减排成本主要受井口油价及CO 2利用率影响，当井口油价超过14.642美元/bbl 时，CO 2减排成本为负值。CCS 的发展将经历示范、扩大规模和商业化三个阶段，针对不同的发展阶段，政府应分别采取相应的政策措施。在示范阶段，应加强对相关技术研究的支持，提供财政补贴；在扩大规模阶段，应重点采取财政补贴措施，并配以CCS 发电配额标准和CCS 电力贸易体系；在商业化阶段，政府已无需继续提供财政补贴，而CCS 发电配额标准和认证贸易体系仍将是一个有效的方法。 关键词CO 2减排 碳捕集与封存强化采油发电成本政策措施 作者简介：张建府，工程师，2009年获得清华大学热能工程系工学硕士学位，曾参与国内第一台IGCC 电站的技术研发工作。 E-mail ：jf.zhang@https://www.doczj.com/doc/951016451.html, SINO-GLOBAL ENERGY ·21· 第3期
各题型提交答案说明： 1.单选题及判断题点击圆形按钮进行单项选择，多选题点击勾选框进行多项选择。 2.选择题和判断题:直接点击选项，系统将自动提交答案。 3.未完成考试误操作推出系统后，在考试时间段内可重新进入系统考试。 4.完成考试后点击提交答案按钮，考试结束，不可再次进入系统考试。 5.答题完成后，点击考试页面左侧“未答题”按钮，确认无未答题后再提交答案。 6.未提交答案的试卷在考试时间结束后将强制提交答案。 一、单选 ( 共 8 小题，总分: 40 分) 1. 有研究表明，大概多少左右的二氧化碳是发达国家在1950年以前工业化进程中所排放到大气当中的？ % % % % 2. 分配责任的关键是？ A.无悔减排 B.需要支付成本的减排 C.能力减排 D.责能减排 3. 根据科学家的研究，我们必须在2050年以前使气候变暖的幅度不高于多少度？
度 度 度 度 4. 不用花成本，为了别的目的附带达到了减排的效果。指的是？ A.无悔减排 B.需要支付成本的减排 C.能力减排 D.责能减排 5. 已经加入国际减排协议的国家，人均实际排放最低的国家是？ A.罗马尼亚 B.葡萄牙 C.西班牙 D.尼日利亚 6. 80%左右的二氧化碳是由哪些国家排放的？ A.发达国家 B.发展中国家 C.中国、印度 D.美国、日本 7. 美国的责能指数是多少？ % %
% % 8. 2005年，各国的二氧化碳总排放量，最多是哪个国家？ A.美国 B.日本 C.中国 D.英国 二、多选 ( 共 4 小题，总分: 20 分) 1. 欧洲国家实行碳税后，应对国内企业成本的提高，有提出了哪些措施？ A.降低企业所得税 B.完善信贷制度 C.降低企业支付劳保的费率 D.完善社会保障机制 2. 设定门槛的标准包括？ A.时间标准 B.人均收入或人均消费标准 C.权责指数 D.人均累计消费排放或人均累计实际排放 3. 下列各项表述中，正确的有哪些？ A.碳成本提高，产品价格随之提高，经济增长可能会受点损失。 B.欧洲现在很多国家都实行了碳税，而且实行碳税的国家明显采取了其他措施，比如降低企业所得税，又降低了企业支付劳保的费率。 C.尽管我们实行碳税肯定会增加国内企业的生产成本，降低我们出口产品的