化学与能源--能源概述

化学与能源

摘要：能源问题是人类所面临的三大问题之一，当今世界开发新能源迫在眉睫，我国目前也正面临着巨大的资源与环境挑战，人均资源匮乏，环境堪忧。随着化石燃料的迅速消耗和环保问题的日益严重, 新能源研究成为全球性的热点研究问题。新能源有别于传统化石能源，具有清洁无污染、安全高效率等优点。而化学新能源是将化学能直接转化成电能，如锂离电池、燃料电池、电化学电容器等，具有广阔的应用发展前景。

一、能源产业发展同化学紧密联系

能源、材料和信息被称为人类社会发展的三大支柱。所谓能源是指提供能量的自然资源。人类的文明始于火的使用，燃烧现象是人类最早的化学实践之一，燃烧把化学与能源紧密地联系在一起。人类巧妙地利用化学变化过程中所伴随的能量变化，创造了五光十色的物质文明。

一开始是属于柴草时期。从火的发现到18世纪产业革命间，树枝杂草一直是人类使用的主要能源。柴草不能烧烤食物，驱寒取暖，还被用来烧制陶器和冶炼金属。 紧接而来的是步入了煤炭时期。煤炭的开采始于13世纪，而大规模开采并使其成为世界的主要能源则是18世纪中叶的事了。1769年，瓦特发明蒸汽机，煤炭作为蒸汽机的动力之源而受到关注。第一次产业革命期间，冶金工业、机械工业、交通运输业、化学工业等的发展，使煤炭的需求量与日俱增，直至20世纪40年代末，在世界能源消费中煤炭仍占首位。

现在我们处在第三阶段，石油时期。第二次世界大战之后，在美国、中东、北非等地区相继发现了大油田及伴生的天然气，每吨原油产生的热量比每吨煤高一倍。石油炼制得到的汽油、柴油等是汽车、飞机用的内燃机燃料。世界各国纷纷投资石油的勘探和炼制，新技术和新工艺不断涌现，石油产品的成本大幅度降低，发达国家的石油消费量猛增。到60年代初期，在世界能源消费统计表里，石油和天然气的消耗比例开始超过煤炭而居首位。

现在全球的趋势是石油使用居多，但是目前中国由于国内的资源配置等原因，火力发电主要原料仍为煤炭，火力发电也是国内产生电能的主要方式。根据上学期的学习，我了解到炭火发电会带来诸多方面的副作用。

８４　对飞灰含碳量测量结果的影响，并可提　高对同一灰种的测量精度．图４参１５　关键词：热能动力工程；飞灰；未燃尽　

碳；多传感器融合；ＢＰ神经网络　

国家自然科学基金资助（６０３７４０２９）　０６１２０５７３　４７０・４０　布拉格光纤光栅测量湿燕汽两相流温，　

湿度的理论数学模型＝Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ　ｍａｔｂｅ—　ｍａｆｉｃｓｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｆｉｂｅｒｂｒａｇｇ　ｇｒａｔｉｎｇ　

ｓｅｎｓｏｒ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ　ｗｅｔ　ｓｔｅａｍ　ｆｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／ｍｏｉｓｔｕｒｅ［刊，　中］／黄雪峰（浙江大学电厂热能动力及　

自动化研究所，杭州３１００２７）。盛德仁，，　

中国电机工程学报．—２ｏ０６，２６（７）．一　

４０￣４６　基于布拉格（Ｂｒａｇｇ）光纤光删（ＦＢＧ）￣Ｊ量　湿蒸汽两相流温度和湿度的物理模型，　

推导测量湿蒸汽两相流温度和湿度的数　学模型，设计了新颖的测量结构和实验　

系统，并进行了分析．在同一光纤两段　区域上写入不同中心反射波长的ＦＢＧ，　在一处ＦＢＧ外面涂覆了湿敏材料（如ＰＩ　材料），增强其感湿能力，把湿敏材料吸　

湿后发生湿膨胀引起的膨胀量当作产生　湿应变来处理，同时还引入了湿敏材料　与ＦＢＧ的界面粘接系数，得出由于温度　和湿度变化湿敏材料产生的应变使ＦＢＧ　波长发生漂移；把另一处ＦＢＧ封装在温　敏材料（如铝材料）中，只感受温度的响　应，通过热应变对ＦＢＧ作用，波长发生　漂移，从而推导出测量的理论数学模　型．图５参１４　关键词：热能动力工程：布拉格光纤光　栅；湿蒸汽两相流：温，湿度：模型　

国家自然科学基金资助（５０３７６０５９）　

０６１２０５７４　４７０・４０　运用激光诱导发光法测量碳黑粒子浓度　

的模拟计算＝Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｓｏｏｔ　ｃｏｎｃｃｎ—　ｔｒａｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ｌａｓｅｒ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｉｎｃａｎｄｅｓｃｅｎｃｅ［刊，中］／王飞（浙江大学　能源清洁利用国家重点实验室，杭州　

XXXXXXXX学院

化学在解决能源危机中的重要作用

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化学在解决能源危机中的重要作用

摘要： 当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源氢能是高效清洁环保型能源 ,在我国发展氢能源具有重要的战略意义。而且我国氢的来源极为丰富，技术水平也有了一定的基础，水电解制氢、生物质气化制氢等制氢方法，现已形成规模。

关键词: 氢能；新能源；必然性；氢能源的优劣势

一、氢能源

（一）氢能源简介

氢能是一种二次能源，它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采、几乎完全依靠化石燃料。随着石化燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。作为一种理想的新的合能体能源，它具有以下特点：

l、重量最轻的元素。标准状态下，密度为 0.8999g/l，－252.7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢可变为金属氢。

2、导热性最好的气体，比大多数气体的导热系数高出10倍。

3、自然界存在最普遍的元素。据估计它构成了宇宙质量的 75％，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。

4、除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。

5、燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。

化学与能源认识化学在能源领域的应用和发展

化学与能源：认识化学在能源领域的应用和发展

概述：

化学作为一门探索物质结构、性质和变化的科学，对于能源领域的应用和发展起着重要的推动作用。本文将详细介绍化学在能源领域中的应用，包括化学能的转化、化学储能技术、化学能源的发电方式和新能源的开发等方面，旨在探讨化学在能源领域中的重要作用以及对未来能源形势的影响。

一、化学能的转化

化学能的转化是能源领域中的重要过程，常见的化学能转化包括燃烧、电化学反应和核能反应等。

1. 燃烧反应

燃烧反应是化学能转化的常见形式，通过燃烧可以将化学能转化为热能和光能。例如，化石燃料的燃烧可以产生大量的热能，用于供暖、发电和工业生产等方面。同时，燃烧也伴随着废气的产生，其中包括二氧化碳等温室气体，对环境造成了不可忽视的影响。

2. 电化学反应

电化学反应是将化学能转化为电能的过程，主要包括电池和燃料电池两种形式。电池通过化学反应产生电流，常见的例子包括锂电池、铅酸电池和锌锰电池等。燃料电池则通过氧化还原反应将燃料化学能直接转化为电能，具有高效能、环境友好的特点。目前燃料电池已在交通运输、电力供应等领域得到广泛应用。

3. 核能反应

核能反应是将核能转化为热能或电能的重要途径，核能在能源领域中具有巨大的潜力。核裂变反应是目前主要的核能来源，通过分裂重核使核能释放，产生大量的热能和中子。核聚变反应则是模仿太阳的能源产生过程，将轻核聚变为重核，释放巨大的能量。虽然核能具有巨大的储能量，但也存在核废料处理和安全性等问题。

二、化学储能技术

化学储能技术是指将化学能转化为可存储的形式，以便在需要时进行释放和利用。常见的化学储能技术包括电池、超级电容器和化学储氢等。

1. 电池

电池是一种将化学能转化为可用电能的储能装置，广泛应用于移动设备、交通运输和可再生能源等领域。随着科技的进步，电池的技术也在不断发展，新型电池如锂空气电池、固态电池等正在研究和开发中，具有更高的能量密度和更长的寿命。