能量转换材料复习题
1. 什么是热电效应？
2. 什么是Seebeck效应？
3. 什么是Peltier效应？
4. 什么是Thomson效应？
5.热电效应的主要参数是什么？
6. 热电效应的主要应用有哪些？有何优缺点？
7.什么是光伏效应？
8. 太阳能的来源？
9. 太阳能利用的优点和缺点？
10. 太阳能利用的主要途径有哪些？
11. 主要的光伏电池材料有哪些？
12. 太阳能电池的主要特性参数有哪些？
13. 什么是压电效应？
14. 什么是正压电效应？
15. 什么是逆压电效应？
16. 压电材料的种类有哪些？
17. 压电材料池的主要特性参数有哪些？
18. 太阳能利用的优点和缺点？
19. 太阳能利用的主要途径有哪些？
20. 主要的光伏电池材料有哪些？
21. 太阳能电池的主要特性参数有哪些？
22. 何为化学电池？
23. 为原电池、蓄电池和燃料电池？
24．简述一般化学电池的结构。
25. 简述原电池的种类。
26. 简述锌碳电池和碱性锌电池的异同。
27. 简述一次和二次锂离子电池的异同。
28. 何为燃料电池？
29. 简述燃料电池的种类。
30. 简述燃料电池的优、缺点。
31. 简述燃料电池的工作原理。
32. 简述质子交换膜燃料电池的组成、结构和工作原理。
33. 简述磷酸燃料电池的组成、结构和工作原理。
34. 简述质子结合膜燃料电池的组成、结构和工作原理。
35. 简述氧化物燃料电池的组成、结构和工作原理。
第二章能源的转换与利用 第一节能量转换的基本原理 1 概述 从热力学的角度看，能量是物质运动的度量，运动是物质的存在的方式，因此一切物质都有能量。 2 能量守恒与转换定律 能量守恒和转换定律指出：“自然界的一切物质都具有能量；能量既不能创造，也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种形式，从一个物体传递到另一个物体；在能量转换与传递过程中，能量的总量恒定不变。” 热力学第一定律：能量守恒 系统的内能=系统吸收的热量+对系统做功 3 热力学第一定律 任何处于平衡态的热力学系统都有一个状态参数U（内能）。系统从一个平衡态变化到另一个平衡态时，内能等于系统吸收的热量和系统对外做功之和。 4 能量贬值原理 自然界进行的能量转换过程是有方向性的。 不需要外界帮助就能自动进行的过程称为自发过程，反之为非自发过程。自发过程都有一定的方向。 能量不仅有量的多少，还有质的高低。热力学第一定律只说明了能量在量上要守恒，并没有说明能量在“质”方面的高低。 水总是从高处向低处流动 气体总是从高压向低压膨胀 热量总是从高温物体向低温物体传递 热量传递有方向性 4 热力学第二定律的克劳修斯说法 不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。 为了将热量从冷态输送到热态，您需要一个装置，例如热泵或冰箱，持续做功。 5 热力学第二定律的开尔文–普朗克说法 不可能从单一热源吸取热量使之完全转变成功而不产生其他影响。
热力学第二定律的实质就是能量贬值原理。 热力学第二定律深刻地指明了能量转换过程的方向、条件及限度。 6 能量转换的效率 根据能量贬值原理，不是每一种能量都可以连续地、完全地转换为任何一种其他形式的能量。 各种不同形式的能量，按其转换能力可分为三大类： （1）无限转换能（全部转换能），如电能、机械能、水能、风能、燃料储存的化学能等；（2）有限转换能（部分转换能），如热能、流动体系的总能； （3）非转换能（废能）。 在能量利用中热效率和经济性是非常重要的两个指标。 由于存在着耗散作用、不可逆过程以及可用能损失，在能量转换和传递过程中，各种热力循环、热力设备和能量利用装置的效率都不可能达到100%。 7 火电站的能量转换效率是多少？ Overall efficiency: 88% ×46% ×98% = 40% 第二节化学能转换为热能 1 概述 燃料燃烧是化学能转换为热能的最主要方式。 能在空气中燃烧的物质称为可燃物，但不能把所有的可燃物都称作燃料（如米和沙糖之类的食品）。 所谓燃料，就是能在空气中容易燃烧并释放出大量热能的气体、液体或固体物质，是能在经济上值得利用其发热量的物质的总称。 燃料通常按形态分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。 天然的固体燃料有煤炭和木材；人工的固体燃料有焦炭、型煤、木炭等。其中煤炭应用最为普遍，是我国最基本的能源。 天然的液体燃料有石油（原油）；人工的液体燃料有汽油、煤油、柴油、重油等。 天然的气体燃料有天然气，人工的气体燃料则有焦炉煤气、高炉煤气、水煤气和液化石油气等。
（苏教版）六年级科学下册教案能量的转换 一、教学目标： 1.科学概念 用电器是一种能量转化器，可以把电能转化成其他形式的能；利用电能向其他能量的转化，使人类社会有了极大的进步；不同形式的能量之间可以互相转化。 2过程与方法 通过列表的方式，了解电能可以转化成其他形式的能，以及其他形式的能可以转化成电能；能设计并运用简单的实验来研究能量的互相转化；能制作“蛙声筒”并加以研究；能与同伴一起交流和探讨一些有关能量转化的知识。 3情感态度与价值观 能积极地从事有关能量转化的探究活动；能积极地与同伴一起合作、交流；在探究活动中培养学生对研究能量及能量转化的兴趣；初步体验能量守衡的规律。 二、教学重难点： 1.重点： 认识电能和其他形式能量之间的互相转化，并进一步了解多种能量之间的互相转化。 2.难点： 应用能量转化的观点描述生活中的变化事例。 三、教学准备： 有关能量转化的图片资料。使用太阳能电池的计算器、手摇发电机；瘪了的乒乓球、铁丝、绳子、开水等。制作“蛙声筒”的材料（底部戳洞的塑料瓶（杯）、粗线、筷子、松香等。）
四、教学过程： (一)引入 我们在学习、生活中已经知道了很多形式的能量，如风能、机械能、电能、热能等，那么你知道我们用得最多，也是用途最广的一种能是什么吗？ （二）探讨电能为我们做什么 1.提问： 说说家里有哪些用电的器具，它们的名称是什么？有什么用途？ 2.探讨： 家用电器都是一种能量转换器，它们把输入的电能变成了其他形式的能输出来。（教师出示灯泡边亮灭电灯边说）如电灯是把电能转化为光能和热能。 我们现在用填表的形式来分析一下各种家用电器输出什么能量，能为我们做什么。教师出示记录表（如教材所示），以电灯为例，做记录示范。 3.学生分组讨论.填表.教师巡视。 4.小组交流汇报.小结。 （表格这里输入的能量形式都是电能，表中列举的电灯为我们做的事是“照明”，输出的能量形式是“光”和“热”。我们需要的是“光”，热能虽然不为我们所用，但它是伴生的。用电器往往不只输出一种形式的能，它们也不是利用了能量输出的全部形式，比如电吹风把电能转化成了风能.热能和声能，但我们并没有利用声能。学生对照着电灯的分析，通过对家用电器的讨论，对电能转化为其他形式的能量就会有一个明确的认识。） 小结： 用电器都是一种能量的转化器，可以把输入的电能转变成其他形式的能，为我们做各种各样的事情。5.引导学生们讨论在日常生活学习中使用的一些其他用电设备，比如电车.电动自行车，等等。它们把输入的电能转化成了什么形式的能，为我们做了哪些事。
热电材料作为环境友好的能源转化材料，已显示出了引人瞩目的应用前景，但是热电器件 走向实际应用的最大问题在于它的转换效率。从热力学的基本定理来说，热电优值没有上限。即使是应用固体理论模型和较为实际的数据计算得到的优值上限为ZT=4，仍远远大于目前 己获得的最大ZT值。通过寻求新类型或新结构的热电材料，优化制备工艺等，将有可能使 材料优值得到明显提高。 从目前的研究现状来看，未来热电材料的研究方向趋于以下几个方面： 2.纳米复合热电材料的研究 1低维热电材料的研究 降低材料维度，使用二维量子阱，一维量子线超晶格可以有效提高费米能级附近的态密度，增加载流子有效质量，提高Seebeek系数，同时材料中大量晶界对声子的散射使热导率大幅降低，两方面的共同作用使材料ZT值大幅提高。 即在三维块体材料中引入或原位生成纳米结构，或者将低维材料体系聚合成微纳复合材料，纳米结构的引入一方面可以大幅降低热导率，另一方面，可以通过量子限制效应大幅提高费米能级附近的电子态密度，提咼Seebeck系数。 电子跃迁示意图 导电聚合物的热电优值(ZT)优化只是处于起步阶段，还需要关于形态，化学和电子结构对三个主要的热电参数的影响进行了系统的了解。因为热电特性都彼此相关，以及导电聚合物众所周知的形态复杂性及其物理性质的各向异性，这一问题变得困难起来。就在过去几十年的导体和半导体聚合物研究的基础上，为聚合物基有机热电材料的发展奠定了坚实的基础。这一新兴研究领域的一个主要挑战是理解在导电聚合物各种塞贝克效应的来源以获得高的能量因子。此外，材料的热电性能表征也应得到发展。今天，从废物和太阳热能中大面积地进行热电能量收集看起来不起眼，但正在投入一些重要的努力，使起成为可能变得不再那么遥远。 随着能源与环境问题的日益突出，矿物能源来源枯竭和污染环境的挑战，太阳能的热利用越来越受到人们的重视。太阳能作为一种绿色可再生能源，具有储量大、利用经济、清洁环保等优点，温差发电技术是利用塞贝克效应效应，直接将热能转化为电能的发电技术，具有无运动部件，体积小，质量轻，可靠性高等特点，是绿色环保的发电方式。将温差发电技术和太阳能集热技术结合起来，能够直接将太阳热能转化为电能，大大简化了发电系统的结构，具有广阔的应用前景。 随着我国国民经济的迅速发展，能源的日益紧张以及环境污染的日趋严重。热电材料作为一种环保型能力转换材料备受人们的关注、重视，热电材料巨大的军用、民用市场需求和现代科学技术的飞速发展，必将带动相关产业的发展，形成一个具有广阔发展空间的绿色节能和环保高技术产业，产生巨大的社会和经济效益。 最初，热电材料主要在太空探索等一些特殊领域被应用。20世纪60~70年代，美国、俄罗斯等国家就研究和开发了铅-碲系中温热电偶臂以及硅-锗系高温热电偶臂，并将其用作太空飞行器，微波无人中继站和地震仪等的特殊电源。1962年，美国首次将热电发电机应用于卫星上，开创了研制长效远距离，无人维护的热电发电站的新纪元。此后，美
教学设计： 能量的转换 教学内容： 苏教版小学科学六年下册第五单元第二课 教学目标： 过程与方法：能够理解能量之间可以相互转换。 科学知识：知道能量能够转换其它形式的能量，并以不同表现形式。情感态度与价值观：制作简单的能量转换的玩具过程中体验到快乐。 教学重点： 知道一种形式的能量能够转换成另一种形式的能量。 教学难点： 理解各种形式的能量之间是如何转换的。 教学准备： 多媒体课件、电池、灯泡、纽扣、线、记录单等。 教学过程： 一、激趣导入 师：同学们，我们上周已经对能量的知识有了初步的了解，谁来说一说我们身边有哪些能量。（生回答）你能制造能量吗？但不能借助其它材料。 这就是我们今天要一起学习的能量的转换（板书能量的转换） （设计意图：六年级学生对能量转换基本没有科学的清晰的认识，教学时通过身边的生活实例帮助学生弄清能量的转换是怎么回事，引导学生认识能量可以转换并经常转换，能量的转换与我们的生活非常贴近，从而激发他们进一步研究的兴趣，充分调动学生思维，为本课重难点突破做好铺垫。）
二、探究新知 师：能量总是从一种形式转换成另一种形式，能量的这个特征，就叫做能量的转换。在我们周围有许多能量转换的例子，请同学们开动你的脑筋想一想，有哪些能量转换的例子。（生回答）（课件出示例子）在我们生活中有许多能量转换的例子，下面我们就通过一个小实验，来看一看能量是怎样被转换的。 这是什么？（生回答）我们平常看到了电池，你首先想到了什么？那它里面有什么能？（生回答）那你想不想，用其它的方式让电池的能量释放出来呢？ 大家都知道了实验该怎样做，那我们就开始吧! 好，同学们的实验都成不成功啊?来汇报一下，这个实验做完了，你有什么样的想法.实验中能量又是怎样转换的呢? （生回答）很好，通过刚才同学们的汇报可以看出，在这里，能量是怎样转换的。 （设计意图：这个小实验简单易操作，让学生亲历科学探究的全过程，从中获得科学知识，增长才干，体会科学探究的乐趣，理解科学的真谛，这便是真正的科学教育。研究表明，只有学习者处于一个有着多种多样的联系与刺激的环境中时，才能更好地建构自己有价值的知识并迅速地发展其思维能力。） 三、巩固新知 老师这儿有一个和它原理近似的装置，大家认识它吗？它的名字叫手摇发电机。谁愿意上来试一试。再请一位同学上来试一试。我们看到了什么结果？（生回答灯泡亮了）请你说一说刚才这个实验中能量又是怎样转换的？
六年级科学下册《能量的转换》教案 六年级科学下册《能量的转换》教案 一、教学目标 过程与方法： 1 、能够制作出简单的能量转换玩具。 2 、能用画图（模式图、卡通图）的方法揭示能量转换的过程。 3 、能够选择合适的方式表述研究的过程与结果。 知识与技能： 1 、知道能量转换就是一种形式的能量可以转换成另一种形式的能量。 2 、知道能量转换的过程是怎样进行的。 3 、知道模式图、卡通图是用结实研究过程和结果的一种方法。 情感、态度与价值观： 1 、意识到看似平常的事物里往往蕴藏着科学道理。 2 、愿意合作与交流。 3 、体验到能量的神奇。 二、教学重点：知道能量转换的过程是怎样进行的。 三、教学难点：能够选择合适的方式表述研究的过程与结果
四、教学准备：纽扣、线、赛车、电池、剪刀、画笔等。 五、课时安排：二课时 六、教学过程： 教学过程效果分析 一、导入新课 1 、复习：什么是能量？ 举例说说能量在生活中有什么作用？ 能量的大小与物体的运动有什么关系？ 2 、揭题：今天我们继续研究能量的知识。 二、认识什么是能量转换。 1 、游戏研究：搓手。 请大家做个游戏，和我一起搓搓手，想想在这个游戏过程中有哪些能量的存在？ 2 、学生游戏思考，学生汇报。 3 、这些能量是怎样产生的？ 板书：食物的化学能—人运动的机械能—摩擦产生的热能 4 、通过简单的分析，你有什么发现？ 5 、小结：我们发现能量是可以相互转换的——这是能量一个重要特征。 6 、请你举例：在我们生活中有哪些能量转换的事例。 7 、学生汇报。
8 、实物投影或看 P45 图分析： 图中有哪些能量的存在，这些能量是如何转换的？ 9 、学生讨论分析并汇报记录。 10 、小结。板课题。 三、了解并描述能量转换的过程。 1 、过渡：在生活中，我们会经常遇到一些能量转换的问题，它们之间是怎样转换的呢，我们通过研究已经有共识了，那怎样具体的表现出了？我们可以继续运用上节课画卡通画的形式表现。 2 、学生自由构思绘画。 3 、展评小结。 四、做一个简单的能量转换玩具。 1 、过渡：我们每个人都有玩具，在这些玩具中也隐藏着能量转换的科学知识。 2 、如：小三轮车、小火车、遥控赛车、溜溜球……，你说说。 3 、我们一起做个玩具，研究它的能量转换方式。 4 、学生看图制作。 5 、学生分析，汇报。 6 、小结：科学知识隐藏在生活中，需要我们自己去发现。 五、布置作业
六年级科学下册《能量的转换》教案 一、教学目标过程与方法： 1、能够制作出简单的能量转换玩具。 2、能用画图（模式图、卡通图）的方法揭示能量转换的过程。 3、能够选择合适的方式表述研究的过程与结果。知识与技能： 1、知道能量转换就是一种形式的能量可以转换成另一种形式的能量。 2、知道能量转换的过程是怎样进行的。 3、知道模式图、卡通图是用结实研究过程和结果的一种方法。情感、态度与价值观： 1、意识到看似平常的事物里往往蕴藏着科学道理。 2、愿意合作与交流。 3、体验到能量的神奇。 二、教学重点：知道能量转换的过程是怎样进行的。 三、教学难点：能够选择合适的方式表述研究的过程与结果 四、教学准备：纽扣、线、赛车、电池、剪刀、画笔等。 五、课时安排：二课时六、教学过程：教学过程效果分析 一、导入新课
1、复习：什么是能量？举例说说能量在生活中有什么作用？能量的大小与物体的运动有什么关系？ 2、揭题：今天我们继续研究能量的知识。 二、认识什么是能量转换。 1、游戏研究：搓手。请大家做个游戏，和我一起搓搓手，想想在这个游戏过程中有哪些能量的存在？ 2、学生游戏思考，学生汇报 。 3、这些能量是怎样产生的？板书：食物的化学能摩擦产生的热能 4、通过简单的分析，你有什么发现？ 5、小结：我们发现能量是可以相互转换的这是能量一个重要特征。 6、请你举例：在我们生活中有哪些能量转换的事例。 7、学生汇报 。 8、实物投影或看P45图分析：图中有哪些能量的存在，这些能量是如何转换的？ 9、学生讨论分析并汇报 记录。 10、小结。板课题。 三、了解并描述能量转换的过程。
1、过渡：在生活中，我们会经常遇到一些能量转换的问题，它们之间是怎样转换的呢，我们通过研究已经有共识了，那怎样具体的表现出了？我们可以继续运用上节课画卡通画的形式表现。 2、学生自由构思绘画。 3、展评小结。 四、做一个简单的能量转换玩具。 1、过渡：我们每个人都有玩具，在这些玩具中也隐藏着能量转换的科学知识。 2、如：小三轮车、小火车、遥控赛车、溜溜球……，你说说。 3、我们一起做个玩具，研究它的能量转换方式。 4、学生看图制作。 5、学生分析，汇报 。 6、小结：科学知识隐藏在生活中，需要我们自己去发现。 五、布置作业 1、本课习册学习传真机部分。 2、回家观察各种物品使用能量的情况。板书设计： 2、能量的转换化学能→机械能→热能 (xx)
能量的转化与守恒教案[能量的转化与守恒] 能量的转化与守恒导学案 课前预习 读课本，解答下列问题： 1、自然界中有哪些能量？它们分别对应于哪些运动形式？ 2、各种能量之间都可以直接转化吗？ 3、能量既不会，它只会从一种形式个物体到另一个物体，而在和的过程中，能量的总量。这就是能量守恒定律。 课堂导学 教学目标 ☆与技能 1.知道能量守恒定律。
2.能举出日常生活中能量守恒的实例。 3.有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。 ☆过程与方法 1.通过学生自己做小实验，发现各种现象的内在联系，体会各种形式能量之间的相互转化。 2.通过学生讨论体会能量不会凭空消失，只会从一种形式转化为其他形式，或从一个物体转移到另一个物体。 ☆情感、态度与价值观 1.通过学生自己做小实验，激发学生的学习兴趣。 2.对能量的转化和守恒有一个感性的认识，为建立科学世界观和科学思维方法打基础。 3.通过学生讨论锻炼学生分析问题的能力。
学习重点：能的转化和守恒定律，强调能的转化和守恒定律是自然科学中最基本定律。学习运用能的转化和守恒原理计算一些物理习题。 学习难点：运用能的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能是怎样转化的。器材：黑色的塑料袋，温度计，小电机，太阳能电池，碎纸屑，乒乓球等 新课导学 一、引入新课 我们知道刀具在砂轮上磨削时，刀具发热是因为通过摩擦力做功，机械能转化为内能。在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。这些实例中，物体的内能为什么增加了？是凭空产生的还是由其他形式能转化来的？在学生讨论 的基础上，引出本课的课题 二、能的转化 1、想想做做：按照书中的操作，观察发生的现象，说一说发生了那些能量的转化。
能源的储存方式与技术
能源的储存方式与技术 邓树洪 中南大学化学化工学院应化0903 1505091021 摘要：作为清洁、对环境友好的绿色能源，太阳能技术推广和应用备受瞩目。太阳能热储存技术是一项复杂的技术，无论从技术层面和投资成本来看，太阳能热储存技术都是太阳能利用中的关键环节。本文介绍了几种太阳能的储存方式。 关键词：太阳能储存方式与技术 能源是社会和经济发展的重要物质基础，也是提高人们生活水平的先决条件。人类社会要发展，必须建筑在大量消耗能源的基础上。人类利用能源的历史经历了几个阶段：18世纪以前，木材在世界一次能源消费结构中长期占据首位；到19世纪下半叶，煤炭取代木材等成为主要能源；1965年，石油首次取代煤炭在世界能源消费结构中占据首位，由此开始了“石油时代"。石油、煤炭等这些当前人们使用的主要能源都属不可再生的矿物燃料。在当今世界，矿物燃料提供世界91％的一次商品能源，其中煤炭占28％，石油超过40％。在亚澳地区能源消费结构中，矿物燃料占93.5％，其中煤炭占48.3％，石油占3 7.3％，然而，地球上矿物燃料的储量是有限的。 作为清洁、对环境友好的绿色能源，可再生能源的规模开发利用已经成为21世纪解决化石能源造成的能源短缺、环境污染和温室效应等问题的重要途径。其中，太阳能技术推广和应用备受瞩目。地面上接受到的太阳能，受气候、昼夜、季节的影响，具有间断性和不稳定性。因此，太阳能贮存十分必要，尤其对于大规模利用太阳能更为必要。太阳能不能直接贮存，必须转换成其它形式能量才能贮存。大容量、长时间、经济地贮存太阳能，在技术上比较困难。 1 储存方式与技术 1.1太阳氢系统储存太阳能 可再生能源，特别时太阳能、风能都具有时间不稳定和空间不稳定的特点，而氢作为重要的能源载体，可以解决可再生能源的稳定性问题，也就格外引起人们的关注。科学家对可再生能源－氢能源系统抱有很大的期望。 我国在氢能的开发方面做了大量的工作并取得令人瞩目的成果。不过，还没有研究过可再生能源－氢能系统。为填补国内研究的空缺，清华大学核能与新能源技术研究院与壳牌氢能公司合作开展“太阳氢－燃料电池”项目，确定
项目名称：仿生纳米通道能量转换材料体系及器件首席科学家：危岩清华大学 起止年限：2010.9至2015.9 依托部门：教育部
二、预期目标 总体目标 本项目的总体目标是通过仿生纳米通道能量转换体系的研究，探索生命体系高效利用能源的奥秘，建立仿生产能器件的整体设计思路，构建仿生能源结构的微观表征平台和技术手段。研制出几个基于仿生新原理、新概念的先进能源转换原型器件，使我国在仿生能源领域的研究进入国际先进行列。籍此发表至少200篇SCI论文，其中影响因子大于3的文章不少于100篇。培养一批高层次的研究人才，包括2-3名具有国际影响力的科学家，若干名国家杰出青年基金获得者,培养和造就一批高层次的研究人才，形成几个在相关领域中有国际影响的研究群体。形成几个在国内外有重要影响的能源材料和仿生材料与器件的研究基地。为可再生能源材料和技术领域的可持续发展及其成果转化提供新知识、新方法、新技术和新材料，形成具有自主知识产权的关键材料与新型器件，促进我国新能源产业未来的发展。 五年预期目标 1. 研究具有能量转换、传递与储存功能的生物体的结构及原理。设计和制备仿生功能分子与纳米结构单元，重点研究具有能量转换功能的新型分子与纳米结构的组成、尺寸、形貌和性能。 2. 开展仿生功能分子与功能纳米结构单元的组装研究；设计、构筑结构及在能量转换、传递和储存等功能上具有协同效应的多尺度、多维度结构的界面、通道（包括仿生选择性透过薄膜）及电极材料体系。 3. 模拟自然界设计、构筑出新原理、新概念的仿生能量转换体系及器件；重点研究基于生物体离子通道的光-化学能和光-电能量转换材料与器件（包括新型的质子光电转换器，能差纳流电池，酶通道反应器，纳米多级多尺度结构催化材料体系）和基于非对称膜的新型高效电池系统（如锂-铜电池）。 4. 全面开展仿生纳米通道能量转换材料体系中的能量转化与输运规律的实验、理论和器件研究；发展仿生纳米结构能量转换体系及器件的测试与表征新方法、新技术和搭建相关测试平台；选择典型的能量转换界面材料、通道（包括仿生选
上转换发光材料 上转换发光的概念： 上转换发光是在长波长光激发下，可持续发射波长比激发波长短的光。本质上是一种反-斯托克斯（Anti-Stokes）发光，即辐射的能量大于所吸收的能量。斯托克斯定律认为材料只能受到高能量的光激发，发出低能量的光，换句话说，就是波长短的频率高的激发出波长长的频率低的光。比如紫外线激发发出可见光，或者蓝光激发出黄色光，或者可见光激发出红外线。但是后来人们发现，其实有些材料可以实现与上述定律正好相反的发光效果，于是我们称其为反斯托克斯发光，又称上转换发光。 上转换发光技术的发展： 早在1959年就出现了上转换发光的报道，Bloembergc在Physical Review Letter上发表的一篇文章提出，用960nm的红外光激发多晶ZnS，观察到了525nm绿色发光。1966年Auzcl在研究钨酸镱钠玻璃时，意外发现，当基质材料中掺入Yb离子时，Er3+、Ho3+和Tm3+离子在红外光激发时，可见发光几乎提高了两个数量级，由此正式提出了“上转换发光”的观点。整个60－70年代，以Auzal 为代表，系统地对掺杂稀土离子的上转换特性及其机制进行了深入的研究，提出掺杂稀土离子形成亚稳激发态是产生上转换功能的前提。迄今为止,上转换材料主要是掺杂稀土元素的固体化合物，利用稀土元素的亚稳态能级特性，可以吸收多个低能量的长波辐射，从而可使人眼看不见的红外光变成可见光。 80年代后期，利用稀土离子的上转换效应，覆盖红绿蓝所有可见光波长范围都获得了连续室温运转和较高效率、较高输出功率的上转换激光输出。1994年Stanford大学和IBM公司合作研究了上转换应用的新生长点——双频上转换立体三维显示，并被评为1996年物理学最新成就之一。2000年Chen 等对比研究了Er／Yb：FOG氟氧玻璃和Er／Yb：FOV钒盐陶瓷的上转换特性，发现后者的上转换强度是前者的l0倍，前者发光存在特征饱和现象，提出了上转换发光机制为扩散．转移的新观点。近几年，人们对上转换材料的组成与其上转换特性的对应关系作了系统的研究，得到了一些优质的上转换材料。 上转换发光的机理：
《新能源材料论文》 院系：辽宁科技大学无机11 姓名：杨赫学号：就目前来说，人类直接利用太阳能还处于初级阶段，主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电等方式。 (1)太阳能集热器 太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需。太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。按采光方式可分为聚光型集热器和吸热型集热器两种。另外还有一种真空集热器:一个好的太阳能集热器应该能用20～30年。自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40～50年且很少进行维修。 (2)太阳能热水系统 早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外，可能还有辅助的能源装置（如电热器等）以供应无日照时使用，另外尚可能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。依循环方式太阳能热水系统可分两种： 1、自然循环式: 此种型式的储存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太阳辐射的加热，温度上升，造成收集器及储水箱中水温不同而产生密度差，因此引起浮力，此一热虹吸现像，促使水在除水箱及收集器中自然流动。由与密度差的关系，水流量于收集器的太阳能吸收量成正比。此种型式因不需循环水，维护甚为简单，故已被广泛采用。 2、强制循环式: 热水系统用水使水在收集器与储水箱之间循环。当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时，控制装置将启动水使水流动。水入口处设有止回阀以防止夜间水由收集器逆流，引起热损失。由此种型式的热水系统的流量可得知（因来自水的流量可知），容易预测性能，亦可推算于若干时间内的加热水量。如在同样设计条件下，其较自然循环方式具有可以获得较高水温的长处，但因其必须利用水，故有水电力、维护（如漏水等）以及控制装置时动时停，容易损坏水等问题存在。因此，除大型热水系统或需要较高水温的情形，才选择强制循环式，一般大多用自然循环式热水器。 (3)暖房
新能源材料概况及最新研究进展 摘要：随着经济全球化发展，能源的消耗日渐增加。因此，对新能源材料的研究成为了人们关注重要问题。在现代化科技下新能源是优化能源结构、降低碳排放以及实现可持续发展之重要的途径。但是随着科技的发展，新能源材料研究的进展究竟如何一直是有待探究的问题[1]。本文主要介绍了新能源材料的概况及最新研究进展。 关键词：新能源材料，概况，最新进展 1前言 新能源材料是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料，它是发展新能源的核心和基础。新能源材料是新能源开发的物质基础，近几年，我国政府比较重视能源材料的开发和应用，9 7 3 计划、8 6 3 计划、科技攻关计划、高技术产业化专项等计划对绿色二次电池、燃料电池和太阳能电池等能源器件及其关键材料的研究开发和产业化均有一定投入[2]。当前的研究热点和技术前沿包括高容量储氢材料、锂离子电池材料、质子交换膜燃料电池和中温固体氧化物燃料相关材料、薄膜太阳能电池材料等。 2.新能源材料概况 目前比较重要的新能源材料有：（1）裂变反应堆材料，如铀、钚等核燃料、反应堆结构材料、慢化剂、冷却剂及控制棒材料等。（2）聚变堆材料：包括热核聚变燃料、第一壁材料、氚增值剂、结构材料等。（3）高能推进剂：包括液体推进剂、固体推进剂。（4）燃料电池材料：如电池电极材料、电解质等。（5）氢能源材料：主要是固体储氢材料及其应用技术。（6）超导材料：传统超导材料、高温超导材料及在节能、储能方面的应用技术。（7）太阳能电池材料。（8）其它新能源材料：如风能、地热、磁流体发电技术中所需的材料。 新能源材料是指支撑新能源发展的、具有能量储存和转换功能的功能材料或结构功能一体化材料。新能源材料对新能源的发展发挥了重要作用, 一些新能源材料的发明催生了新能源系统的诞生, 一些新能源材料的应用提高了新能
2 ．能量的转换 【教学目标】 1．让学生建立能量转换的概念，知道一种形式的能量可以转换成另一种形式的能量。 2．能根据现象进行猜想、推测，并能通过实验验证发现规律，亲历一个统统的科学探究过程；指导学生探索，能针对详尽情境说出什么形式的能量转换成了什么形式的能量。 3．乐于合作，逐步培养学生的科学素养；懂得看似大凡的事物里往往蕴藏着科学道理，并能不断地提出一些问题，自己设计研究方案去解决问题。 【教学重点】 让学生建立能量转换的概念，知道一种形式的能量可以转换成另一种形式的能量。 【教学难点】 指导学生探索，能针对详尽情境说出什么形式的能量转换成了什么形式的能量。 【教学准备】 教师材料：课件 学生材料：三角架、石棉网、盛有水的烧杯、温度计、火柴、花生米、纽扣、线等。 【教学时间】 1课时 【教学过程设计】
一、导入 1．谈话：热情的迈小娃欢迎客人老师的掌声有能量吗？怎么来的？（板贴：动能——声能） 二、观察卡通画，找能量 1．你发现这两幅风趣的卡通画里的能量了吗？找一找。 板贴：化学能——光能、热能 动能——机械能 2．揭题：能量不仅以各种各样的形式存在，而且能量之间还可以转换，这是能量的一个严重特点。 板贴：能量的转换一种形式的能量转换成其他形式的能量。 三、实验探究，感受能量的转换 1．过渡：这节课我们通过一粒花生米来探究能量之间究竟是怎样转换的。 2．这粒花生米有能量嘛？能看见吗？有什么办法把它的化学能释放出来让我们看到？（燃烧花生米） 3．燃烧后你能看到什么能量？热能能看见吗？老师给大家提供一些材料，请各小组设计一个实验装置来收集一粒花生米释放出来的热能数据。先画出来，再讨论实验步骤写下来。（5分钟） 4．汇报、完善实验设计。 5．演示打火机和温度计的正确使用，强调安全使用的要求。 6．学生实验。（9分钟） 7．交流实验发现。 板贴：化学能——光能、热能
热电转换材料 摘要：随着工业的进步，很多废热得不到合理的利用，造成很大的能量浪费，而热电材料可以很好的解决这个问题。利用自然界温差和工业废热热电发电。他能利用自然界的非污染能源，具有良好的社会综合效益。在环境污染和能源危机日益严重的今天，进行热电材料的研究具有很强的现实意义。 关键词:热电材料；热导率；电导率；影响因素 引言 热电材料主要是利用温差将热能转化为电能，热电材料主要通常无量纲热电优值来表征。无量纲热电优值越大热电材料性能越好。而影响无量纲优值的因素有：see-beck系数、电导率和热导率。固体中的导热主要是由晶格振动的格波和自由电子的运动来实现的，所以影响热导率的主要影响因素有温度，显微结构，化学组成，复相陶瓷，气孔等。影响无机材料电导率的因素主要有杂质及缺陷。在中国主要的发电形式是热电，但热电的由于余热浪费很严重。还有汽车尾气、工厂废气余热等都得不到很好的利用。在资源日益紧缺的当代，解决余热浪费问题就显得比较迫切了。而提高热电材料的热电转换率就可以解决这一问题。现在热电材料在电厂及工厂废热发电以及在处理汽车尾气上，航空航天领域都有很高的应用价值。 正文 随着全球工业化步伐的加快，世界性的能源短缺已成为制约经济社会发展的重要因素。然而，生活中有许多耗费能源所生成、却又被废弃的热能，例如汽车尾气、工厂锅炉排放的气体等。经计算，汽车的能源利用率不到30%，其余的能量除了用来冷却和摩擦生热外，有高达40%的能量作为尾气直接排掉，不仅浪费了大量能量，而且污染环境、造成温室效应。如果能将这些热能善加利用，即可成为再次使用的能源。 热电材料就是这样的一类材料，热电材料是有温差引起载流子运动并将热能转换为电能的一种环保行动能材料。热电材料因具有耐高温、耐氧化、无污染等特性，使其在特殊领域具有其他
第二十章能源、材料与社会 第一节__能量的转化与守恒__ 能量的转化与守恒 能量转化图 图20－1－1 能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式__转化__为另一种形式，或者从一个物体__转移__到另一个物体，而能的总量保持不变。 类型之一能量的转化及守恒 阅读图文，回答问题。 与伟大同行 图20－1－2 这是一个著名物理学家发现一个伟大定律的实验装置！仔细观察后回答：
(1)装置中的两个配重的重量不等，释放后大配重下降，小配重上升；通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度__升高__(填变化情况)，原因是__对水做功，水的内能增加__。实现的能量转化是__机械能转化为内能__。 (2)实验中科学家某次测得了的数据如下： 小配重重量G小＝100 N， 大配重重量G大＝520 N， 每升降一次配重各自移动的距离h＝1 m， 热量计中水的质量m＝500 g， 升降次数与水温变化的关系： 通过分析数据，科学家得出了结论：在上述现象中能量是守恒的！请你帮他补出计算、判断过程(只需分析一次实验)： 【答案】 (2)升降一次配重做功 W＝G·h＝420 N×1 m＝420 J， 水增加的内能 Q＝cm(t－t )＝×103 J/(kg·℃)× kg× ℃＝420 J， W＝Q，即配重做的功转化为了水的内能。 (3)本实验中的误差主要来源于__克服摩擦做功消耗一部分能量__。 1．我国用自制的“长征2F”捆绑式火箭将“神舟九号”宇宙飞船成功送入预定轨道，关于火箭发射过程中能量转化的说法，正确的是( A ) A．将燃料的化学能经过内能，再转化为火箭的机械能 B．将燃料的化学能转化为火箭的内能
小学科学《能量的转换》说课稿 一、说教材 《能量的转换》是《科学》六年级下册第五单元《神奇的能量》的第二课（放映幻灯1），在本单元中起到承上启下的作用。（放映幻灯2）通过第一课《各种各样的能量》的学习，学生对能量以及能量形式有了初步的了解后，本课进一步引领学生探究各种形式的能量之间是如何转换的，为第三课《能源》第四课《节约能源和开发新能源》建构坚实的科学知识基础，也为他们今后学习物理学最普遍的定律之一——能量守恒定律打下感性认识基础。四课之间是层层递进的逻辑关系。 本课将指导学生认识能量最基本的特点----能量的转换。教学内 容分为四个部分。 第一部分：认识什么是能量的转换。 第二部分：认识能量转换的过程。 第三部分：做一个简单的能量转换玩具。 第四部分：拓展活动——画能量转换的卡通画。 （放映幻灯3）根据教材的编排意图，结合六年级学生的实际，遵循课标精神，我确定了以下三维教学目标。 1.科学知识：让学生建立能量转换的概念，知道一种形式的能量可以转换成另一种形式的能量。这是本课学习的重点。 2.科学探究： （1）、能根据现象进行猜想、推测，并能通过实验验证发现规律,亲历一个完整的科学探究过程， （2）、指导学生探索,能针对具体情境说出什么形式的能量转换成了什么形式的能量。这是本课学习的难点。 3．情感态度和价值观.： （1）、乐于合作，逐步培养学生的科学素养。 （2）、懂得看似平常的事物里往往蕴藏着科学道理，并能不断地提出一些问题,自己设计研究方案去解决问题。 二、说教学策略、方法以及教学准备 “教无定法，贵在得法”。本课教学的指导思想是在启发性原则和主体性原则的指导下，充分调动学生的学习兴趣，激发求知欲望，力图体现以活动组织教学,通过营造有趣的问题情境,让学生经历一个发现问题、实验验证、得出结论并解决问题的过程去认识能量的转换。为此特做如下教学准备：录音机、火柴、缝衣针、花生、凉水、不锈钢汤勺、软木塞、大扣子、长1米左右的线绳、DVD教学资料。 三、说教学过程 对于本课的教学，我主要安排5个环节组织教学。 环节一、创设情境, 激发探究兴趣，认识能量转换的概念。 六年级学生对能量转换基本没有科学的清晰的认识，教学时通过身边的生活实例帮助学生弄清能量的转换是怎么回事，（放映幻灯4）再通过开灯、放录音、搓手等活动，引导学生认识能量可以转换并经常转换，能量的转换与我们的生活非常贴近，从而激发他们进一步研究的兴趣，充分调动学生思维，为本课重难点突破做好铺垫。 环节二、亲手实验，感知能量转换的过程。 这部分是本课的重点，我分为两个层次循序渐进突破。（放映幻灯5）首先采用美国杜威先生“做中学”的教学思想，以合作式的教学方法，引导学生根据书上的提示四人一组完成小实验。先在汤勺里倒入适当凉水并测好水温。然后固定花生米，点燃花生米加热水，对
新能源材料与器件 电气工程及其自动化学院 姓名： 发展领域 新材料是指那些新出现的或正在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料；或采用新技术(工艺,装备)，使传统材料性能有明显提高或产生新功能的材料；一般认为满足高技术产业发展需要的一些关键材料也属于新材料的范畴。 新材料作为高新技术的基础和先导，应用范围极其广泛，它同信息技术、生物技术一起成为21世纪最重要和最具发展潜力的领域。随着我国能源消耗大幅度增长，煤炭、石油、天然气等传统能源已难于满足长期发展的需求，并会在消耗过程中对环境造成巨大破坏，要解决上述问题必须提高燃烧效率，实现清洁煤燃烧，开发新能源，节能降耗。这3个方面都与材料有着极为密切的关系。 新能源材料是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料，它是发展新能源的核心和基础。主要包括储氢合金材料为代表的镍氢电池材料、嵌锂
碳负极和LiCoO2正极为代表的锂离子电池材料、燃料电池材料、Si半导体材料为代表的太阳能电池材料和发展风能、生物质能以及核能所需的关键材料等。 前景展望 新能源和再生清洁能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一，新能源包括太阳能、生物质能、核能、风能、地热、海洋能等一次能源以及二次电源中的氢能等。新能源材料则是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料，主要应用于照明、供电、供热等领域。 主要包括以镍氢电池材料、锂离子电池材料为代表的绿色电池材料；燃料电池材料；太阳能电池材料以及铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料等。 当前绿色电池材料研究的热点和前沿技术包括高能储氢材料、聚合物电池材料、磷酸铁锂正极材料等。在燃料电池材料领域当前研究的热点和前沿技术包括中温固体氧化物燃料电池，电解质材料等。在太阳能电池材料领域当前研究的热点和前沿技术包括晶体硅太阳能电池材料、非晶硅薄膜电池材料、化合物薄膜电池材料和染料敏化电池材料等。 对我国来说，首先要考虑的是提高能源生产效率、减少污染，其中当务之急是逐步实现洁净煤燃烧。为了提高燃烧
能量的转换 教学内容：苏教版科学六年级下册第55—56页。教学目标： 过程与方法：能够理解能量之间可以相互转换。 科学知识：知道能量能够转换其它形式的能量，并以不同表现形式。 器材准备：一个三脚架、一片石棉网、一个铁架台、一个打火机、一个温度计和一杯50毫升的水 教学过程： 一、复习导入 师：同学们，我们上周已经对能量的知识有了初步的了解，谁来说一说我们身边有哪些能量。（生回答）大家掌握的都不错。在我们今天学习新的内容之前，老师请同学们回忆一下，2008年在我国举办的体育盛会是什么？（生回答） 对，百年奥运，梦圆北京。2008年3月24日奥运圣火在奥林匹亚遗址采集。让我们一起回顾一下那激动人心的场面。（课件1）请问，奥运火炬是怎样被点燃的？仔细观察画面，回答问题。（生回答）很好，奥运圣火采集器是利用的太阳能。太阳能聚集在一起加热，将奥运火炬点燃。在这里我们就说太阳能（板书太阳能）通过火炬转换成了什么能和什么能？火炬发出了什么？（板书热能和光能）。太阳能是通过谁啊？（板书火炬）太阳能通过奥运火炬被转换成了热能和光能，这就是我们今天要一起学习的第2课能量的转换（板书能
量的转换） 二、探究新知 师：能量总是从一种形式转换成另一种形式，能量的这个特征，就叫做能量的转换。在我们周围有许多能量转换的例子，请同学们开动你的脑筋想一想，有哪些能量转换的例子。（生回答）（课件出示例子） 在我们生活中有许多能量转换的例子，下面我们就通过一个小实验，来看一看能量是怎样被转换的。 这是一粒什么？（生回答）我们平常看到了花生米，你首先想到了什么？首先会想到吃。那它里面有什么能？（生回答）我们把一粒花生米吃到肚子里，你觉得一粒花生米能不能让你的能量增加许多呢？（生回答）奥，不能增加许多能量。那你想过没有，用其它的方式让花生米的能量释放出来呢？（生回答土壤、榨油）平时我们看到花生米，总会想到吃一粒花生米，那你有没有想到烧一粒花生米试试，那你猜想一下烧一粒花生米能释放出什么能？（生回答光热）一粒花生米所释放出来的热能究竟有多少呢？我们怎样知道它释放出了多少热能呢？（生回答实验）对，用实验的方式，那该怎样实验呢？（生回答加热、温度计） 这几位同学设计的实验综合在一起我们就能够知道一粒花生米燃烧释放了多少热能，一粒花生米燃烧能够将一杯50毫升的水温度上升几度呢？请同学们预测一下。猜一猜（生回答）大家的想法不太一样，一粒花生米到底能将一小杯水加热几度，我们只有进行实验
新能源材料的研究进展及其应用 摘要:新能源材料是指支撑新能源发展的、具有能量储存和转换功能的功能材料或结构功能一体化材料。新能源是降低碳排放、优化能源结构、实现可持续发展的重要途径, 新能源材料是引导和支撑新能源发展的重要基础,对新能源的发展发挥了重要作用,一些新能源材料的发明催生了新能源系统的诞生。在新能源系统中得到了大量应用。主要介绍目前在新能源发展过程中发挥重要作用的锂离子电池关键材料、相变储热材料及储氢材料等新能源材料的现状应用及存在问题。 关键词:新能源; 储热；储氢 Progress in Research of Green Energy Materials Abstract: New energy materials refers to the functional material or structure function integration material supporting the development of new energy, with energy storage and conversion function. Utilizing green energy is one of the ways to decrease carbon em ission, optimize energy structure and realize sustainable development. New energy materials are important for guiding and supporting the development of new energy and are extensively used in the new energy systems. Current status and existing problems of some new energy materials that play important roles in the developing process of new energy, such as related materials for batteries, and hydrogen energy and fuel cells, phase change thermal storage materials and hydrogen storage materials are briefly introduced. Key words: new energy; thermal storage；hydrogen storage 引言 新能源和再生清洁能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的5个技术领域之一。新能源包括太阳能、生物质能、核能、风能、地热、海洋能等一次能源以及二次能源中的氢能等。新能源材料是指支撑新能源发展的、具有能量储存和转换功能的功能材料或结构功能一体化材料。[1]新能源材料对新能源的发展发挥了重要作用,一些新能源材料的发明催生了新能源系统的诞生,一些新能源材料的应用提高了新能源系统的效率,新能源材料的使用直接影响着新能源系统的投资与运行成本。本文主要介绍锂离子电池关键材料、相变储热材料及储