化
学
与
新
能
源
姓名：欧阳世文
专业：包装工程
班级：1402班
学号：14404200230
化学与新能源
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。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，如锂离子电池、燃料电池、电化学电容器等，具有广阔的应用发展前景。本文就化学在氢能源、燃料电池、储氢材料和太阳能电池材料中的研究和应用进行了述评与总结。
关键字：氢能源可燃冰塑料燃料电池储氢材料
1. 引言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本文通过对化学在燃料电池、储氢材料和太阳能电池材料中某些关键问题的应用和研究现状的介绍, 旨在希望理论化学在能源的存储与转换这个领域中得到更深入的应用。
2. 2.1 氢能源作为现有主要燃料的汽油和柴油，生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石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。氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的能源的同时人们期待的新的能源。氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。作为能源，氢有以下特点：2.1.1. 所有元素中，氢重量最轻。在标准状态下，它的密度为0.0899g/L；在-252.7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢就可变为固态氢。 2.1.2. 所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，2 因此在能源工业中氢是极好的传热载体。2.1.
3. 氢是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90O0倍。2.1.
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。2.1.
5. 氢燃烧性能好，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。 2.1.6. 氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。 2.1.7. 氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的内燃机稍加改装即可使用。
2.1.8. 氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。由以上特点可以看出氢是一种理想的新的能源。目前液氢已广泛用作航天动力的燃料，但氢能的大规模的商业应用还有待解决以下关键问题：（1）. 廉价的制氢技术。因为氢是一种二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氢效率很低，因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题。（2）. 安全可靠的贮氢和输氢方法。由于氢易气化、着火、爆炸，因此如何妥善解决氢能的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键。许多科学家认为，氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的能源。氢能是一种二次能源，因为它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不象煤、石油和天然气等可以直接从地下开采。在自然界中，氢已和氧结合成3 水，必须用热分解或电分解的方法把氢从水中分离出来。如果用煤、石油和天然气等燃烧所产生的热或所转换成的电分解水制氢，那显然是划不来的。现在看来，高效率的制氢的基本途径，是利用太阳能。如果能用太阳能来制氢，那就等于把无穷无尽的、分散的太阳能转变成了高度集中的干净能源了，其意义十分重大。目前利用太阳能分解水制氢的方法有太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等等。利用太阳能制氢有重大的现实意义，但这却是一个十分困难的研究课题，有大量的理论问题和工程技术问题要解决，然而世界各国都十分重视，投入不少的人力、财力、物力，并且业已取得了多方面的进展。因此在以后，以太阳能制得的氢能，将成为人类普遍使用的一种优质、干净的燃料。2.2储氢材料氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体, 正引起人们越来越广泛的关注, 受到世界各国的高度重视。氢能应用的关键是氢的储运, 而储氢材料则是研究的焦点。美国能源部(DOE) 关于储氢材料的应用标准为氢气储存的质量能量密度和体积能量密度应
分别达到617wt%和62kgPm。根据氢与材料作用方式, 储氢材料可分为两类。一类是氢以化学吸附储存于材料之中, 这类材料储氢量大, 但脱氢较困难; 另一类属物理吸附, 虽储氢能力有限, 但氢易于脱附。理想的储氢材料应是氢以分子状态吸附但吸附能应介于物理吸附与化学吸附之间。近年来, 关于储氢材料的研究层出不穷, 理论研究主要集中在金属氢化物、
合金、金属有机骨架及一些新型储氢材料等。储氢的机理H2在金属或合金的粉末表面吸附，H-H键断裂，H原子侵入到金属原子之间的间隙，形成固溶体，H由外向内进一步扩散，形成饱和固溶体，与剩余H2形成金属氢化物。化学储氢材料：金属氢化物储氢材料，典型的例子是MgH2 , 其理论储氢容量高达717wt% , 且镁的价格低廉, 储量丰富。直接应用MgH2 的主要障碍是脱氢温度高、速度慢。稀土金属合金是较有前途的合金储氢材料, 具有单位体积内高的氢储存容量以及在温和条件下吸附氢的能力。这些合金材料中氢的吸附和脱附性质依赖于4 合金组成和金属与氢的相互作用。一般来说, 这些合金材料结构较为复杂, 容纳氢的能力取决于多种因素, 如合金中空隙的大小和形状、空隙周围原子的化学性质、氢和配位原子的距离等。Li2N2H 化合物是一种新颖且有前途的具有高质量密度的储氢材料, LiNH2 的分解需要较高的温度。实验表明用Mg 部分替代Li 可降低分解温度。Zhang 等用PBE 泛函比较研究了LiNH2 和部分Li被K 或Mg 取代后的体系。结果分析揭示, Li 被取代后, 改变了金属与氮成键强度, 使得N-H键减弱。Mg 的影响较K 更为显著, 从微观层次上阐明了实验事实。2.3燃料电池从本质上讲，它是一种电化学的发电装置，等温地按电化学方式，直接将化学能转化为电能而不必经过热机过程，不受卡诺循环限制，因而能量转化效率高，且无噪音，无污染，因此正在成为理想的替代能源。燃料电池的演化过程2.3.1燃料电池的演化过程燃料电池是一种新型的无污染、高效率汽车、游艇动力和发电设备，在本质上是一种能量转化装置。1839年，格罗夫发表了第一篇有关燃料电池研究的报告。1889年，蒙德和朗格尔采用了浸有电解质的多孔非传导材料为电池隔膜，一铂黑为电催化剂，以钻孔的铂或金片为电流收集器组装出燃料电池。但此后的一段时间里，奥斯卡尔德等人在探索燃料电池发电过程的实验都因为反映速度太慢而使实验没有成功。与此同时，热机研究却取得了突破性进展并成功运用而迅速发展。因此燃料电池技术在数十年内没能取得大的进展。直到1923年，由施密特提出了多孔气体扩散电极的概念，在此基础上，培根提出了双孔结构电池概念，并成功开发出中温度培根型碱性燃料电池。以此为基础，经过一系列发展，这项燃料电池技术得到了突飞猛进的发展。在20世纪60年代由普拉特一惠特尼公司研制出的燃料电池系统，并成功应用于宇航飞行，使得燃料电池进入了应用阶段。2.3.2 燃料电池的基本工作原理燃料电池是一种能量转化装置，它就是按电化学原理，即原电池工作原理，等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为5 电能，因而实际过程是氧化还原反应。从本质上说是水电解的一个“逆”装置。电解水过程中，通过外加电源将水电解，产生氢和氧；而在燃料电池中，则是氢和氧通过电化学反应生成水，并释放出电能。因此，燃料电池的基本结构与电解水装置是相类似的，它主要由4部分组成，即阳极、阴极、电解质和外部电路。其阳极
为氢电极，阴极为氧电极。通常，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，目的是用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质，电解质可分为碱性型、磷酸型、固体氧化物型、熔融碳酸盐型和质子交换膜型等类型。燃料电池的工作原理如下(以磷酸型或质子交换膜型为例)：(1)氢气通过管道或导气板到达阳极；(2)在阳极催化剂的作用下，1个氢分子解离为2个氢离子，即质子，并释放出2个电子；(3)在电池的另一端，氧气(或空气) 通过管道或导气板到达阴极，同时，氢离子穿过电解质到达阴极，电子通过外电路也到达阴极；(4)在阴极催化剂的作用下，氧与氢离子和电子发生反应生成水；与此同时，电子在外电路的连接下形成电流，通过适当连接可以向负载输出电能。(2)1．3 燃料电池的特点由上所述可知，燃料电池在本质上是电化学转化装置，它能够通过电化学过程直接将化学能转化为电能和热能，因而具有如下优点：1) 干净清洁。利于环保，可减少二氧化碳的排放；无噪音，并自给供水；2)高效。由于其转化过程没有经过热机过程，因此效率高。3)适用性。由于污染小，无噪音，可靠，可使用于终端用户，因而可减少各种损失，并节省设备投资。4)可调制性。由于它是组合的结构，因而可以调节，以满足需求。5)燃料多样性。由于燃料可以是氢气、天然气、煤气、沼气的功能碳氢化合物燃料。基于以上特点。燃料电池成为绿色能源技术发展的重点。成为本世纪最有发展前途的技术之一。2 国内外燃料电池的最新进展(3) 碱性燃料电池（AFC）AFC技术是第一代燃料电池技术，已经在20世纪60年代就成功地应用于航天飞行领域。它是最早开发的燃料电池技术。目前德国一家公司开发的AFC 在潜艇动力实验上获得了成功。国内对AFC 的研究工作是从20 世纪60年代开始的，主要是集中在中科院的下属研究机构。武汉大学和中科院长春应化所在上世纪60年代中期即开始对AFC 进行基础研究。上世纪70年代，由于6 航天工业的需求，天津电源研究所研制出lkW AFX2系统。与此同时，A 型号(即以纯氢、纯氧为燃料和氧化剂)、B 型号(即以N2H4分解气、空气氧为燃料和氧化剂)燃料电池系统也在中科院大连化物所研制成功。此外，其它的研究机构也都展开了对AFC 的研究。(4)磷酸型燃料电池（PAFC）PAFC也是第一代燃料电池技术，也是目前最为成熟的应用技术。已经进入了商业化应用和批量生产。目前美国、日本、欧洲各国已有100多台200KW 发电机组投入使用或在安装中，最长的已经运行了37000小时。因此已经证实了PAFC 是高度可靠的电源。只是由于其成本太高，目前只能作为区域性电站来现场供电、供热。国内对PAFC 的研究工作相对较少。尽管如此，在对PAFC 的研究过程中仍进行了卓有成效的工作，取得了不俗成绩。如国内学者魏子栋等人在对氧化还原发应的电催化剂研究过程中发现了Fe、Co 对Pt 的锚定效应。(5)熔融碳酸型燃料电池(MCF℃)MCFC 是属于第二代燃料电池技术。目前对MCF℃的研究国家有美国、日本和西欧，主要是应用
于设备发电，目前还处于试验阶段。美国对MCFC 的研究单位有国际燃料电池公司和能源
研究公司及M—C 动力公司。而日本对MCFC 的主要是NEIX)公司、电力公司、煤气公司
和机电设备厂商组成的MCFC 研究开发组。大坂工业技术研究所从1991年开始10kW 的MCFC 单电池的长期运行试验，到1995年l1月止，累计运行了4万小时，确证了MCFC 实用化的可能。德国MTU 宣布在MCFC 技术方面取得了突破。由该公司开发出来的世界上最大的280kW 的单电池还在运行。国内对MCFC 的研究是中科院大连化物所从1993年开始的。现在正处于组合电池的研究阶段。而经过多年的艰苦努力与创新突破，上海交通大学科研人员率先在国内成功进行了1～1．5l 的熔融碳酸型燃料电池(M ℃)发电实验，取得了在国外一些国家至少需要6年甚至10年左右时间才能获得的成果。参加项目评审的专家认为，它整体水平达到了当前国内领先水平、国际20世纪90年代初同类技术的先进水平。2.3.4 质子交换膜型燃料电池系统(PEMF℃)PEMFC 是属于第三代燃料电池技术。20 世纪60 年代，美国就已将PEMFC 应用于宇航飞行，但由于技术问题，使得在其发展过程中受到了影响。直到20 世纪80 年代，加拿大Ballad 公司才展开对PEMFC 的研究工作。并取得了突破性进展。目前开发出来的电池组合功率达到了7 1000W／L、700W／kg 的指标，因此这一技
术引起了各国的广泛关注。目前Ballad 公司在这一技术领域处于领先地位。2.4可燃冰——人类能源的新希望可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80% 99.9% 1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。科学家估计，海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里，占
海洋总面积的10%，海底可燃冰的储量够人类使用1000年。随着研究和勘测调查的深入，世界海洋中发现的可燃冰逐渐增加，1993年海底发现57处，2001年增加到88处。据探查估算，美国东南海岸外的布莱克海岭，可燃冰资源量多达180亿吨，可满足美国105年的天然气消耗；日本海及其周围可燃冰资源可供日本使用100年以上。据专家估计，全世界石油总储量在2700亿吨到6500亿吨之间。按照目前的消耗速度，再有50－60年，全世界的石油资源将消耗殆尽。可燃冰的发现，让陷入能源危机的人类看到新希望。重大战略意义下的联手勘测今年6月2日，26名中德科学家从香港登上德国科学考察船“太阳号”，开始了对南海42天的综合地质考察。通过海底电视观测和海底电视监测抓斗取样，首次发现了面积约430平方公里的巨型碳酸盐岩。中德科学家一致建议，将该自生碳酸盐岩区中最典型的一个构造体命名为“九龙甲烷礁”。其中“龙”字代表了中国，“九”代表了多个研究团体的合作。同位素测年分析表明，“九龙甲烷礁”区域的碳酸盐结壳最早形成于大约4.5万年前，
至今仍在释放甲烷气体。中方首席科学家、广州海洋地质调查局总工程师黄永样对此极为兴
奋，他说，探测证据表明：仅南海北部的可燃冰储量，就已达到我国陆上石油总量的一半左右；此外，在西沙海槽已初步圈出可燃冰分布面积5242平方公里，其资源估算达4.1 万亿立方米。我国从1993年起成为纯石油进口国，预计到2010年，石油净进口量将增至约1亿8 吨，2020年将增至2亿吨左右。因此，查清可燃冰家底及开发可燃冰资源，对我国的后续能源供应和经济的可持续发展，战略意义重大。黄永样介绍，在未来十年，我国将投入8.1亿元对这项新能源的资源量进行勘测，有望到2008年前后摸清可燃冰家底，2015年进行可燃冰试开采。战略性与危险性共同打造的“双刃剑”迄今，世界上至少有30多个国家和地区在进行可燃冰的研究与调查勘探。1960年，前苏联在西伯利亚发现了第一个可燃冰气藏，并于1969年投入开发，采气14年，总采气50.17亿立方米。美国于1969年开始实施可燃冰调查。1998年，把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划，计划到2015年进行商业性试开采。日本关注可燃冰是在1992年，目前，已基本完成周边海域的可燃冰调查与评价，钻探了7口探井，圈定了12块矿集区，并成功取得可燃冰样本。它的目标是在2010 年进行商业性试开采。但人类要开采埋藏于深海的可燃冰，尚面临着许多新问题。有学者认为，在导致全球气候变暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大10 20倍。而可燃冰矿藏哪怕受到最小的破坏，都足以导致甲烷气体的大量泄漏。另外，陆缘海边的可燃冰开采起来十分困难，一旦出了井喷事故，就会造成海啸、海底滑坡、海水毒化等灾害。由此可见，可燃冰在作为未来新能源的同时，也是一种危险的能源。可燃冰的开发利用就像一柄“双刃剑”，需要小心对待。3. 总结通过以上研究及讨论，化学新能源在理论研究和实际应用上是非常深入的，当然也还存在尚未解决的问题。就中国而言，由于中国新能源等新兴产业方兴未艾，产业前景还是十分诱人的。我国正在制定的新能源发展规划，将把新能源放在战略地位，加强新能源的技术研发，大力增加对新能源产业的投资、创新体制、进新能源的发展。按照规划，到2020年，中国在新能源领域的总投资将超过3万亿元。其中，核电、风电、太阳能发电成为新能源振兴规划的重点发展领域。依此对照，国内新能源产业发展空间巨大。9 【参考文献】：1.氢能源研究现状——《化学时刊》22卷10期（2008、10）2、王艳辉、吴迪镛、迟键：氢能及制氢的应用技术现状及发展趋势3、吴承康、徐建中、金红光：能源的发展战略研究4、2009/2012年氢能源行业发展前景分析及投资风险预测报告第一章全球氢能源行业发展分析5、毛宗强：氢能-21世纪的绿色能源，2005[2]科技部：‘973’科技攻关基础研究计划6、刘江华、方新湘、周华：我国氢能源开发与生物制氢研究现状7、穆亚玲、王香爱：氢能源研究现状8、刘江华. 氢能源-未来的绿色能源. 9、土恒秀，李莉，李晋鲁等.一种新型制氢技术. 10、潘健民, 魏运洋, 李永峰, 徐菁利. 氢能的
重要性和制氢方法浅析11、《新能源与可再生能源概论》苏亚新化学工业出版社2006-03 12、《新能源与可再生能源技术——21 世纪能源与动力》李传统2005-9-1 13、《新能源概论》
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新材料与新能源 可能用到的相对原子质量： H：1 C：12 N：14 O：16 Na：23 Mg：24 Al：27 Si：28 P：31 S：32 Cl：35.5 Fe：56 Cu：64 Ag：108 Ba：137 Cr：52 一、选择题： 1.生活离不开化学，下列有关说法正确的是 A.乙醇和汽油都是可再生能源，应大力推广使用“乙醇汽油” B.二氧化硅可用于光导纤维和太阳能电池 C.明矾和漂白粉都可用于自来水的消毒 D.发展“低碳经济”有利于缓解“温室效应” 2.温家宝总理在全国人大会议上所作的“政府工作报告”中指出：“抓好资源节约，建设环境友好型社会”，这是我国社会及经济长期发展的重要保证。你认为下列行为有悖于这一理念的是 A.开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料 B.将煤进行气化处理，提高煤的综合利用效率 C.研究采煤，采油新技术，尽量提高产量以满足工业生产的快速发展 D.实现资源的“3R”利用观，即：减少资源消耗（Reduce）、增加资源的重复使用（Reuse）、资源的循环再生(Recycle) 3.2020年1月1日，我省“苏北五市”决定全面推广使用乙醇汽油作为发动机燃料，即在汽油中掺入一定比例的乙醇，以代替一部分汽油。下列有关说法正确的是 A.乙醇汽油是一种清洁能源，燃烧不会产生污染 B.乙醇与汽油组成元素相同，化学成分相似 C.乙醇汽油燃烧时，耗氧量高于等质量的汽油 D.乙醇可通过淀粉转化制得，是一种可再生的燃料 4.生物质能是绿色植物通过叶绿体将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量，它一直是人类赖以生存的重要能源。下列有关说法不正确的是 A.生物质能是可再生性能源 B.沼气是由生物质能转换而来化石能源，其主要成分是碳氢化合物 C.乙醇汽油是混合型能源，乙醇可由富含淀粉的谷物发酵产生 D.用油料作物生产的“生物柴油”成分与从石油中提取的柴油成分相同 5.2020年9月，美国科学家宣称：普通盐水在无线电波照射下可燃烧，这伟大的发现，有望解决用水作人类能源的重大问题。无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”，释放出氢原子，若点火，氢原子就会在该种频率下持续燃烧。上述中“结合力”实质是 A.分子间作用力 B.氢键 C.非极性共价键 D.极性共价键 6.氢核聚变能产生大量的能量，而高纯度铍（Be）是制造核聚变反应装置中最核心的部件之一的屏蔽包的主要材料，据中新网2020年2月6日报道，我国科学家己成功地掌握了
能源化学论文 ——我国发展新能源的条件及必要性 院系理学院化学系 年级08化学 班级化学08-2班 姓名吴琳 学号08052222
我国发展新能源的条件及必要性 随着我国经济的发展和综合国力的日益增强，我国对能源的需求也日趋增大，因此，发展可再生的新能源是十分迫切而有必要的。能源消耗给我们带来经济发展的同时，也带来了更多的污染和严峻的健康问题。在每年GDP增长的假象下掩藏着的是环境的破坏和一系列难以挽回的污染问题。除此之外，随着经济全球化进程的加快，能源供应国际化所面临的地域政治控制威胁也在加剧。尤其近几年，在国民经济快速增长的拉动下，我国能源需求增长较快，一些地区发生了不同程度的能源紧张局面。再加上我国正处于工业化建设的中期阶段，是世界第二位能源消费大国，能源供应的保障是经济与社会发展的基础条件，因此，我国现有的能源已经不够用了，所以在节约能源的同时，发展新能源是很有必要的。 一、中国能源面临的挑战 1、中国现有的能源结构 首先，我们需要了解中国现有的能源结构，根据上图所示，中国现有的能源结构还是以煤炭、石油和天然气等不可再生的能源为主，
总量约占我国能源总消耗量的93%，而其他能源仅占总能源消耗量的7%。 然而，中国从1993起成为石油净进口国，加深了对国外石油的依赖程度。在1999年，石油总消耗的22%为进口石油，到2010年，该数字预计达到40%。这样中国就越来越受世界石油市场的不确定性和石油产区政局动荡的影响。近5年来．我国能源的生产与消费发展很快。但弹性系数过大．反映了我国能源使用率偏低．高耗能产业比重过大，产业结构不够合理我国能源生产总量由2001年的12．9亿t标煤增加到2006年的22．1亿t标煤，年平均增长率为12．8％。而我国能源同期消费从2001年的13．09亿t标煤增加到2006年的24．6亿t标煤．年平均增长率为13．4％。能源消费中缺口有所增大，从1．4亿t标煤增加到2．59亿t标煤，但缺口率基本稳定在l1％左右．其中2001年为10．7％，2006年为l1．7％。我国同期能源生产与消费的弹性系数偏大且不稳。 2、国际竞争压力 随着中国的对外开放和即将加入世贸组织，国内能源市场将感受到不断攀升的国际竞争压力。由于设备陈旧、管理不善、政策不一致，中国的能源技术不具有国际竞争力。目前，国内石油成品的成本高于跨国石油公司，国内炼油厂在成本上不具有竞争力。对于煤炭工业，中国在资源和廉价劳动力方面有比较大的优势。但是，该产业的劳动生产力很低。上述事实表明中国国内能源市场对外开放，外国产品参与竞争，将有可能导致大量裁员和其他后果。发展可再生能源
第一章 1.什么是材料化学其主要特点是什么 答：材料化学是有关于材料的结构、性质、制备及应用的化学。 主要特点：跨学科性，实践性。 2.材料与试剂的主要区别是什么 答：试剂在使用过程中通常被消耗并转化为其他物质，而材料通常是可重复的、连续的，除了正常的消耗外，它不会不可逆地转化为其他物质。 3.观察一只灯泡，列举制造灯泡所需的材料。 4.材料按其组成和结构可以分为哪几类如果按功能和用途对材料分类，列举十种不同功能或用途的材料。 答：（1）金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料 （2）导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航天航空材料、能源材料、电子信息材料、感光材料 5.简述材料化学的主要内容。 答：结构：原子和分子在不同层次彼此结合的形式、状态和空间分布。 特性：材料固有的化学、物理和力学特性。 制备：将原子和分子结合在一起，并最终将其转化为有用的产品应用。． 第二章1.原子间的结合键共有几种各自特点如何 特键形成晶体的特 高熔点、高强度、高硬度、低膨无饱和性、无方向性、高最系数、塑性较差、固态不导电、离子位数态离子导电高熔点、高强度、高硬度、低膨有饱和性、有方向性、低共价在熔态也不导电系数塑性较差位可以自由流动电子共有化塑性较好、有光泽、良好的导热较金属无饱和性、无方向性、配位导电性。数高范德华键无饱和性、无方向性最弱 有饱和性、有方向性氢键弱4RaaR?34??3计算体心立方及六方密堆的的堆积系数。3. （1）体心立方33RR??/(42(43)2/3)??0.68＝?bcc3a3R)/(43 n = 2单位晶胞原子数 ca8?3aR2? （2）六方密堆33R?R?/36/3)6(4(4)??＝?0.74hcp831RcaRaR)6(12?)?(3n=6322 4RaaR?24??2（3）面心立方
化学校本课程之《新能源与材料篇》 课程说明 我国传统能源面临的紧缺危机越来越凸显，煤炭、石油和天然气都是不可再生的能源，开发利用新能源将缓解能源危机，并且对于我国的节能减排具有现实性的重大意义。世界上各个国家都在角逐新能源，为自身寻找可持续发展的能源战略，加快满足经济发展中必需的能源。另外，气候变化要求我们开发清洁能源，传统能源对环境的污染不容质疑，气候变化问题已经敲醒了警钟，是全世界人民所面临的共同问题。这里让你看一些新能源的资料，从中可以学到很多新能源的知识，帮助你了解我国开发新能源的重大意义。 课程目标 通过本课程的学习，让学生了解我国的能源现状，应如何合理利用传统能源，意识到开发新能源的重要意义。 课程目录 专题一新能源------------------------------------ 2 专题二材料 ------------------------------------ 8
新能源与材料 在上个世纪，人类使用的能源主要有三种，就是煤炭、石油和天然气。而根据国际能源机构的统计，假使按目前的势头发展下去，不加节制，那么，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有240年、40年和50年了。四五十年，从人类历史的角度来看，实在是非常非常的短促；试想一下，对于今天20来岁的年轻人来说，到他们六七十岁的时候，如果地球上已经没有石油和天然气可用，我们能不为此感到惊愕吗？所以，开发新能源，替代上述三种传统能源，迅速地逐年降低它们的消耗量，已经成为人类发展中的紧迫课题。 专题一新能源 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 能等。新能源的各种形式都是直 接或者间接地来自于太阳或地球内部深处所产生的热能。相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。同时，由于很多新能源分布均匀，对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。 太阳能 太阳能是太阳内部连续不断 的核聚变反应过程产生的能量。 地球每天接受的太阳能相当于 1.73亿家大型发电厂的发电量。
新材料产业——新能源材料 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。为了提高燃烧效率，提高热效和增加机动性，要发展超临界蒸汽发电机组、整体煤气化联合循环技术和大功率工业燃气轮机组，这些技术对材料的要求都十分苛刻，需要耐热、耐蚀、抗磨蚀、抗
高三化学新材料与新能源热点检测试题(含答案) 镜头四：新材料与新能源可能用到的相对原子质量： H：1 C：12 N：14 O：16 Na：23 Mg：24 Al：27 Si：28 P：31 S：32 Cl：35.5 Fe：56 Cu：64 Ag：108 Ba：137 Cr：52 一、选择题： 1.生活离不开化学，下列有关说法正确的是 A.乙醇和汽油都是可再生能源，应大力推广使用“乙醇汽油” B.二氧化硅可用于光导纤维和太阳能电池 C.明矾和漂白粉都可用于自来水的消毒 D.发展“低碳经济”有利于缓解“温室效应” 2.温家宝总理在全国人大会议上所作的“政府工作报告”中指出：“抓好资源节约，建设环境友好型社会”，这是我国社会及经济长期发展的重要保证。你认为下列行为有悖于这一理念的是 A.开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料 B.将煤进行气化处理，提高煤的综合利用效率 C.研究采煤，采油新技术，尽量提高产量以满足工业生产的快速发展 D.实现资源的“3R”利用观，即：减少资源消耗（Reduce）、增加资源的重复使用（Reuse）、资源的循环再生(Recycle) 3.2006年1月1日，我省“苏北五市”决定全面推广使用乙醇汽油作为发动机燃料，即在汽油中掺入一定比例的乙醇，以代替一部分汽油。下列有关说法正确的是 A.乙醇汽油是一种清洁能源，燃烧不会产生污染 B.乙醇与汽油组成元素相同，化学成分相似 C.乙醇汽油燃烧时，耗氧量高于等质量的汽油 D.乙醇可通过淀粉转化制得，是一种可再生的燃料 4.生物质能是绿色植物通过叶绿体将太阳能转化为化学能而贮存在生物质 内部的能量，它一直是人类赖以生存的重要能源。下列有关说法不正确的是 A.生物质能是可再生性能源 B.沼气是由生物质能转换而来 化石能源，其主要成分是碳氢化合物 C.乙醇汽油是混合型能源，乙醇可由富含淀粉的谷物发酵产生 D.用油料作物生产的“生物柴油”成分与从石油中提取的柴油成分相同 5.2007年9月，美国科学家宣称：普通盐水在无线电波照射下可燃烧，这伟大的发现，有望解决用水作人类能源的重大问题。无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”，释放出氢原子，若点火，氢原子就会在该种频率下持续燃烧。上述中“结合力”实质是 A.分子间作用力 B.氢键 C.非极性共价键 D.极性共价键
1.二次电池的定义 利用化学反应的可逆性，可以组建成一个新电池，即当一个化学反应转化为电能之后，还可以用电能使化学体系修复，然后再利用化学反应转化为电能，所以叫二次电池。二次电池又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池 2.镍氢电池的主要部件； 电池的正负极活性物质，制备电极所需要的基板材料，各种添加剂，聚合物隔膜，电池壳体，密封材料 储氢合金负极，镍正极、氢氧化钾电解液及隔板等 3.镍氢电池的工作电压是多少？1.2V 4.镍氢电池的正负极的活性物质是什么？充放电时电极反应式是什么？电解液有什么作用？ 充电放电 5.储氢合金可以分为哪几种类型？储氢合金在碱性电解液中的电极反应主要包括哪及各个过程？
6.储氢合金的表面改性处理方法有哪些？ ●表面包覆处理 1.化学镀 2.电镀 3.机械合金化方法 ●表面修饰 ●热碱处理 ●氟化物处理 ●酸处理 ●化学还原处理 7.影响高密度球形Ni(OH)2电化学性能的因素有哪些？ 主要因素有化学组成、粒径大小及粒径分布、密度、晶型、表面形态和组织结构等。 化学组成影响【钴的影响，锌的影响，钙镁的影响，铁的影响，硫酸盐、碳酸盐的影响】 8.说明氢氧化镍电极的充放电机制？ ●Ni(OH)2是涂覆Ni/MH电池正极使用的活性物质。电极充电时Ni(OH)2转变成NiOOH，Ni2+被氧化 成Ni3+；放电时NiOOH逆变成Ni(OH)2，Ni3+还原成Ni2+。电极的充放电反应式为： 9.说明锂离子电池的工作原理及其在充放电过程中的电极反应。 充电过程中，锂离子从正极材料中脱出，通过电解质扩散到负极，嵌入负极晶格中，同时得到由外电路从正极流入的电子，放电过程则与之相反
中国新能源材料的发展 引言：人类社会对能源的需求持续增长，能源需求结构也在发生变化，与此同时人类又面临着矿物能源环境污染和枯竭的难题，能源问题成为当今社会面临的重要问题之一。由于传统化石能源的非可再生性以及人们对其利用造成大量环境污染，因此寻找一种新型的能源成为科学研究的热点。这一切都激励着新能源的出现和发展，太阳能、氢能、核能、生物能、风能、地热能、海洋能等被认为是新能源，但它们必须依靠新材料的开发与应用才能得以实现，并进一步提高效率、降低成本。新能源材料就是用于新能源生产、转换和应用所需的材料。 我国既是能源的消费大国, 也是能源的生产大国。虽然1990年以来能源生产总量已名列前茅, 但人均占有能源消费量只有发达国家的5%—10%; 但在另一方面, 每万美元国民生产总值能耗方面则为世界各国之首, 为印度的倍, 为发达国家的4—6 倍; 使用能源的设备效率偏低, 又造成能源的浪费, 能源利用效率不高。再者, 我国能源生产与消费以煤及石油为主, 造成严重的环境污染。目前，人类使用的能源最主要是非再生能源，如石油、天然气、煤炭和裂变核燃料。约占能源总消费量的90％左右，再生能源如水力、植物燃料等只占10％左右。 中国能源战略的基本内容是：坚持节约优先、立足国内、
多元发展、依靠科技、保护环境、加强国际互利合作，努力构筑稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系，以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展。 新能源是与传统能源相对应的一种能源，它包括太阳能、风能、水能、核能、生物质能、海洋能、地热能、氢能等。新能源是传统能源的有效替代，可以大大缓解目前能源供应紧张的局面，并改善环境。新能源与传统能源相比，优越性首先体现在资源丰富，大多是无限的，而传统能源都是有限的。另外传统能源大都排放二氧化碳等污染物，而新能源比较环保，是清洁能源。 中国正处于工业化、城市化加速发展的历史阶段，能源需求有着很大的增长空间。为抑制高耗能行业过快增长，中国政府正研究建立能源消费总量控制制度，未来将研究开征化石能源消费税，并实现原油、天然气和煤炭资源税从价计征。根据中国政府制定的“十二五”能源规划，到20xx年中国能源消费总量将控制在41亿吨标煤左右，非化石能源占一次能源消费比重达到%，到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到xx%。 一是大力发展风能。中国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大。“十一五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。20xx年中国全国累计风电装机容量再创新高，海上风电大规模开发也正式起步。“十二五”期间，中国风电产
《化学与人类文明》课程论文 化学材料的发展与应用 学院：机械学院 专业：机械制造及其自动化 班级：机制101 学号： 学生姓名： 电子信箱： 2012年12月12日
化学材料的发展与应用 摘要：随着现代科学技术的飞跃发展，以前传统的材料早已不能满足我们人类的需求和发展，为了获得更多满足人类工业和日常生活中所需要的具有特定性能的材料，化学材料先如今得到了很大的发展，化学材料不仅获得了传统材料的有点，还具备了一些特殊的功能，极大的满足了工业生产和生活所需。本文章分析了一些常见的化学材料的应用和发展状况，并提出了未来材料化学的发展趋势的一些简单看法。 关键词：材料化学；化学材料；性能；应用；发展 化学与材料息息相关，面对传统的材料不能满足工业生产、日常生活的时候，世界上各国都已开始把目光看向了材料化学，材料化学的发现和使用，使之研发出一系列的新材料，材料化学在原子和分子的水准上设计新材料的战略意义有着广阔的应用前景。然而，材料化学在发挥巨大作用的同时也不短的推动自身理论与技术水平的提高，并且为材料工程的发展带来了新的活力和更加广阔的发展空间。 1材料化学简介 材料化学是材料科学的一个重要分支，也是材料科学的核心部分，在新材料的发现和合成，制备和修饰工艺的发展以及表征方法的革新等领域所作出了的独到贡献。材料是具有使其能够用于机械、结构、设备和产品的性质的物质，是人们利用化合物的某些功能来制作物件时用的化学物质。而化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、件能、反应和应用的学科。材料与化学试剂不同，后者在使用过程中通常被消耗并转化成别的物质，而材料则一般可重复持续使用，除了正常消耗以外，它不会不可逆的转变为别的物质。化学则是关于物质的组成，结构和性质以及物质相互转变的研究。显然，材料科学和化学的对象都是物质，前者注重的是宏观方面，而后者则关注原子和分子水平的相互作用。材料化学正是这两者结合的产物，它是关于材料的结构、性能，制备和应用的化学。2化学材料的分类、功能及应用 材料一般按其化学组成，结构进行分类。通常可把材料分成金属材料，无机非金属材料，聚合物材料和复合材料四大类。此外，随着材料科学的迅猛发展，
新材料新能源 (2) 高沸醇溶剂法制备纸浆与木质素 (2) 含高沸醇木质素或其衍生物的混凝土复合材料及其制备 (3) 木质素在保温建材中的应用 (3) 酶解木质素系列改性材料添加剂 (4) 木质素系列改性功能材料的制备 (5) 酶解木质素的分离、提取 (6) 酶解木质素改性酚醛树脂的制备 (6) 木质素改性聚氨酯的制备 (6) 木质素改性环氧树脂的制备 (7) “一步法”制备片式铝电解电容器 (8) 利用铝型材厂工业污泥制备氧化铝耐磨瓷球的方法 (9) 利用铝型材厂工业污泥合成堇青材料 (9) 利用铝型材厂工业污泥合成高纯度莫来石材料 (10) 高分子自润滑复合材料及其制备方法 (10) 高强高韧（铝硅、铝镁、铝铜等）铝合金研发与镁合金应用开发 (11) 镁合金压铸件生产技术 (12) 镁合金表面直接化学镀镍技术 (12) 铝合金陶瓷纤维复合材料 (13) 免高温热处理低合金耐磨铸钢的制备工艺 (14) 含铅、砷、锡D型石墨铸铁 (14) 种子改性新型阳极的研究与开发 (15) Nanode-Ⅰ、Ⅱ型纳米晶钛阳极及其工艺 (15) 电刷镀纳米晶镀层 (16) 无Ni型钛基形状记忆合金 (17) Fe-Mn-Si基形状记忆合金 (17) 磁耦合纳米级超磁致伸缩多层膜与MSAW器件的开发 (18) 中介高Q环保微波介质陶瓷 (18) 中低温制备的高介电常数微波介质陶瓷 (19) MLCC用环保电介质陶瓷 (19) 未来型太阳能电池-高效率染料敏化太阳能电池 (20) 高性能锂电池 (21) 一维结构的纳米材料 (22) 自清洁、抗菌与除臭新型功能陶瓷材料 (22) 聚酯废弃物改性铸造用植物油沥青粘结剂 (22) 改性植物纤维/EVA(或PE)复合发泡鞋材 (23) 改性玉米淀粉/EVA(或PE)复合发泡鞋材 (24) 高冲击、抗静电、阻燃粉状聚丙烯接枝共混改性工程塑料研究 (24) 高聚物/层状硅酸盐纳米复合材料 (25) 新型多功能羊毛酯稀土PVC热稳定剂的制备及应用研究 (25) 新型抗静电发泡材料 (26) 高效球形纤维素吸附剂 (27) 木质素（碱木素）胶粘剂 (28)
化工与新能源技术试题 第一章绪论 一、填空题 1. 人类社会经历了三个能源时期，分别是:（薪柴时期、煤炭时期、石油时期） 2.从化学化工的角度讲，人类利用能源的历史，就是一个（脱碳）的过程，即（氢/炭）比不断提高，能源利用还步走向清洁、高效、可持续的发展状态。 3. 根据能源产生的方式可将能源分为一次能源(天然能源)和二次能源(人工能源) 4.根据能源的循环方式及能否再生，一次能源又可进一步分为可再生能源和不可再生能源。 5.按现阶段的成熟程度，能源分常规能源和新型能源 二、多选题 1. 按能源的产生方式分类，以下哪些属于一次能源( AE ) A石油 B沼气 C洁净煤 D氢能 E天然气 2.按消耗后对环境的污染情况分类，以下哪些属于清洁型能源（ABCD) A太阳能 B水能 C海洋能D风能 E石油 3. 以下那些属于二次能源(BCD) A煤 B焦炭 C汽油 D沼气 E石油 4. 以下那些属于可再生能源(ABC) A太阳能 B地热能 C生物质能 D石油 E天然气 5.三个能源时期主要是指(ABC) A薪柴时期 B煤炭时期E石油时期 D电力时期 E新能源时期 三、简答题 1、什么是能源化工?能源化工学科研究的主要内容是什么? 答:能源化工主要指利用石油、天然气和煤炭等一次能源，通过化学化工过程对其加以利用，或制备成二次能源和化工产品的过程。 能源化工是多学科交叉、多种新技术综合应用所形成的学科体系，研究的主要内容是:围绕能源开发和利用过程的化学相化工问题，从化学和化工学科的角度对能源的开发与利用展开研究和钢析，探计化学和化工在能额领域的交叉渗透情况。 2、什么是能源，能源的内涵是什么? 答:《能源百科全书》中所说的能源是指:可以直接成经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。 内涵:能源即是指能量的来源，是可以产生各种能量的物质的总称，是能够直接取得或通过加工、转换而取得的有用的各种资源。 3、能源的分类方式有哪些? 答:能源的分类方式包括:按能源的产生方式分类、按能源能否再生分类、按现阶段的成熟程度分类、按消耗后对环境的污染情况分类。按地球上的能量来源分类、按是否作为燃料分类。 4、新型能源包括有哪些? 答:新型能源包括有:太阳能、风能、生物能、地热能、氢能及核能等能源。 5按地球上的能量来源分类，可将能源分为哪些类别?
《新能源材料》课程教学大纲 一、课程基本情况 二、课程性质与作用 《新能源材料》是光电技术学院材料物理专业的一门专业方向选修课程。本课程介绍新能源材料的基础与应用方面的基础知识，涉及锂离子电池材料、燃料电池材料、太阳能电池材料等领域。通过本课程的学习，使学生了解新能源材料领域的基础知识和前沿动态，为以后从事新能源领域的相关研究及进行新能源技术与工程方面的工作提供理论指导。同时，也为学生进行后续课程《硅材料与晶圆技术》的学习打下理论基础。 本课程与《信息功能材料》、《电子陶瓷材料》、《磁性功能材料》及相关后续课程一起培养了学生在功能材料的设计、制备与性能方面的核心基础知识及工程能力，为本专业工程实践一级和二级项目顺利开展提供理论与研究方法的指导。 三、培养目标与标准 通过本课程的学习，使学生了解新能源材料的基本类型和特点，初步掌握新能源材料工程基础知识、原理和技术，具有初步的功能材料研究和设计能力，为将来学生进行新材料的利用与开发奠定理论基础，同时也为学生以后从事新能源领域的相关工作提供必备的工程基础知识。 本课程具体完成培养方案中以下指标，重点完成指标、、。
息渠道获得知识，侧重知识的获取，没有实训要求。T：讲授，指教、学活动中由教师引导开展的基础测试或练习，匹配有课程讨论、课后研讨等环节。U：运用，指以学生为主导，通过实践而形成的对完成某种任务所必须的活动方式，匹配有课程的三级项目或其它实践环节。 四、理论教学内容与学时分配
五、实践教学内容与学时分配 本课程开出的实践项目详见下表： 六、学业考核 七、其他说明 建议后续课程选修《硅材料与晶圆技术》。 撰写人：院（部、中心）教学主管签字（盖章）： 年月
XXXXXXXX学院 化学在解决能源危机中的重要作用 学生姓名： 学号： 指导老师： 专业： 年级：
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。 6、无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁滁生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。产物水无腐蚀性，对设备无损。 7、利用形式多。既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。 8、可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境
新能源与新材料产业发展现状 及工作设想 新能源与新材料产业部
目录 一、新区新能源与新材料产业发展现状 (3) （一）新能源与新材料产业基础 (3) （二）新能源与新材料产业布局 (11) （三）项目推进情况和重点推进项目的落地选址 (12) 二、新能源与新材料产业初步认识 (15) （一）新能源与新材料概念的界定 (15) （二）新能源产业发展现状 (16) （三）新材料产业发展现状 (19) （四）新区产业发展优势 (20) 三、工作设想 (22) （一）新能源与新材料产业定位 (22) （二）新能源与新材料产业发展重点 (22) 1、总部类 (24) 2、研发类 (25) 3、产业链关键环节的重点企业 (27)
4、光伏建筑一体化应用 (29) （三）打造产业集群 (30) 1、光伏太阳能装备制造示范基地 (31) 2、光电建筑应用示范区 (31) （四）产业发展建议 (31) 1、对于新能源与新材料产业认识的前瞻性 (31) 2、对于新能源与新材料产业促进的扶持性 (32) 3、明确产业发展的基础空间 (32) 4、加强分布式太阳能发电应用的规划工作 (33) 新能源与新材料产业发展现状及工作设想一、新区新能源与新材料产业发展现状 （一）新能源与新材料产业基础 根据统计，目前新区现有新能源与新材料企业74家，其中大兴区相关企业32家（见表1），开发区相关企业42家，初步形成了风力发电（见表2）、燃料电池（见表3）、太阳能光伏（见表4）、环保设备（见表5）四大领域。新能
源与新材料产业实现工业产值34亿元和90亿元，占大兴区工业总产值的7.8%，税收的5.7%。占开发区工业总产值的4.5%，税收的2.1%。 开发区从1992年建区以来一直坚持高端发展定位，2009年万元GDP能耗为0.16吨标煤，远低于全国国家级开发区和北京市的平均水平。先后成为国家工业节水示范园区、ISO14000国家环境管理示范区、国家太阳能光伏产业集中应用示范园。 从目前已入区企业的运营情况来看，新能源与新材料产业科技含量高、资金投入大、与相关产业的融合度高，对技术突破和经济发展带动明显。新区已经具备一定的产业基础，风电、光伏等产业链集群雏形初步显现。
初中化学举世瞩目的新能源 初中化学阅读资料举世瞩目的新能源 问题的提出 目前的燃料，主要来自石油、煤和天然气，因燃用这类碳氢化石燃料、汽车排气造成城市公害、环境污染、酸雨已时有所闻。在过去的文献中，因空气污染酿成人类悲剧的事件则屡见不鲜[1]。随着人类对石油的消耗量以10年一个周期地倍增和地球上石油资源的日趋枯竭，当今世界能源正处于结构变革的前夕，谁将成为未来世界的理想能源呢？ 21世纪的理想能源-----氢能 氢能，又称氢燃料。直接用氢做燃料，是理想而现实的方案。在众多的新能源“候选者”中，氢能以其热值高、资源丰富、无污染、重量轻、应用广泛等许多独特的优点而崭露头角。氢的沸点为-252.8℃，在常温常压下为气态。氢气作为燃料：H2(g)+O2(g)→H2O(g)，△H0=-241.8kJ，每公斤燃料的热值约是汽油的3倍。氢燃烧生成水，水又可以分解制氢。这种燃烧和再生的往复循环，使氢气能成为一种“取之不尽，用之不竭”的宝贵资源。我们的地球表面有71%为水所覆盖，储水量约为2.1×1021t。若人类的制氢技术达到实用化后，氢能将成为一种极其廉价的能源。 氢是一种无污染的燃料。它燃烧后的产物是水蒸气，不会像碳氢化石燃料那样，因燃烧产生大量的煤烟及SO2、CO2、
NO2、醛类等而污染自然环境。 氢燃料重量轻，在沸点时液体的密度只有0.07g/mL，用于航天、航空等高速运输工具，可以使载重与自重比成倍地提高。除用于交通运输外，还可利用金属氢化物的化学能、热能、机械能转换功能作其他特殊的用途。因此，可以毫不夸张地说，氢将是举世瞩目的21世纪理想能源，我们将面临氢能时代。 制氢方法的进展 煤、石油、太阳能、风能、水能等直接来自大自然的能源为一次能源，而氢与电、汽油、柴油等人工制品的能源则为二次能源。一般说来，二次能源是同一次能源生产的。那么，如何才能获得大量的氢能呢？ 以天然气、煤炭和石油产品做原料的催化蒸汽重整是目前最便宜的制氢方法。这种方法是在高温高压下，依靠镍等化合物，使碳氢化合物气体与水蒸气作用生成氢和一氧化碳等混合气体。由于依然是以碳氢化合物为原料，所以还称不上是一种有前途的制氢技术。 电解法制氢，则以水为原料，不必消耗这类碳氢化合物燃料，且纯度可达99.99~99.999%，但耗电量高，效率低。每生产1kg氢需要五、六十度电，总转换率还不到32%。 为此，从1970年开始科学家们又提出了一种热化学循环分解水制氢法的方案。其实质也是利用加热来分解水，所不同
新材料、新能源和节能环保产业相关政策—全梳理 表1 ：新材料领域相关国家政策 政策名称 政策要点 《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国务院） 新材料产业被列为七大战略性新兴产 业之一。 《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》 ●1.大力发展新型功能材料、先进结构材料和复合材料，开展纳米、超导、智能等共性基础材料研究和产业化，提高新材料工艺装备的保障能力。 ●2.建设产学研结合紧密、具备较强自主创新能力和可持续发展能力的高性能、轻量化、绿色化的新材料产业创新体系和标准体系，发布国家新材料重点产品发展指导目录，建立新材料产业认定和统计体系，引导材料工业结构调整。
《新材料产业“十二五”发展规划》（工业和信息化部）1.财税方面：建立稳定的财政投入机制；完善新材料产业重点研发项目及示工程相关进口税收优惠政策；研究制定新材料“首批次”应用示支持政策。 2.研发创新方面：建立面向新材料产业的人才服务体系；提高企业技术水平和研发能力；建立若干技术创新联盟和公共服务平台，组织实施重大工程。 3.投融资方面：加强政府、企业、科研院所和金融机构合作；制定和完善有利于新材料产业发展的风险投资扶持政策；鼓励金融机构创新符合新材料产业发展特点的信贷产品和服务；支持符合条件的新材料企业上市融资、发行企业债券和公司债券。 《国家中长期新材料人才发展规划（2010-2020 ●1.实现新材料人才资源“总量翻番”，满足领域发展
年）》（科学技术部）人才需求。 ●2.实施新材料 人才“五个三”工 程，优化领域人才资 源结构。 ●3.发挥政府、 企业、社会的作用， 改善领域人才发展环 境。 《外商投资产业指导目录（2011年修订）》（国家发展改革委） ● ●鼓励外商投资多种新材料产品。 《产业结构调整指导目录（2011年本）》（国家发展改革委） 鼓励多种新材料产品的发展。 《关于促进战略性新兴产业国际化发展的指导意见》（商务部） 1.支持国企业并购国外新材料企业和研发机构，加强国际化经 营。 2.鼓励生产高附加值产品的国外企业来华 投资建厂。 3.优化进出口商品结构，完善进出口管理措施，加大对新材料产品和技术进口的支持力度，鼓励高附加值新材料产品开拓国际市场。 4.鼓励新材料企业兼并重组，提高企业国
新材料与新能源 访问了一些网站，这些网站的共同讨论的热点话题均有能源问题，或是在新能源研究领域方面的突破，或是在国家政策、国际会议中的消息。 总结了一下，这些网站关于能源研究与讨论主要由以下几个方面： 1、太阳能储能材料进展与储能转化效率研究 2、生命科学的研究为新能源找到了新领域与新突破 3、核能领域的新突破与核燃料电池研究 4、生活小细节-----人力发电的运用 5、关于化学燃料与替代能源产品价格的调研 想想觉得这几方面也基本上表明了目前新能源领域主要研究方向与面临问题，就将这几方面的新闻进行简单的汇总。 新型太阳能电池研究提高转化效率 ■太阳能研究领域 新型材料研究转变储能方式 ●新型太阳能电池研究提高转化效率------近日，美国科学家及其带领团队研究了一种新型电池-------胶体量子点太阳能电池，吸光纳米粒子量子点是纳米尺度的半导体，其能捕捉光线（既可吸收可见光，也可吸收不可见光）并将其转化为能源。人们可将其喷洒到包括塑料在内的柔性材料表面，制造出比硅基太阳能电池更便宜、更经久耐用的太阳能电池。而且，胶体量子点电池的理论转化效率可高达42%，超过硅基太阳能电池31%的理论转化率。今年7月，多伦多大学的科学家研制出了转化效率为4.2%的胶体量子点太阳能电池。 当然，理论转化效率虽然很高，但要真正应用于实物，研制出高效的太阳能电池仍较难，根据报告，导致电池转换效率低的原因是因为量子点之间的距离越大，转化效率越低。然而，量子点通常由多出其1—2纳米的有机分子包裹，在纳米尺度上，这有点大，而有机分子是制造胶体的重要成分。新技术采用无机配位体来让量子点紧紧依附在一起，新的表面化学为制造高效且稳定的量子点太阳能电池铺平了道路，也将对其他利用胶体纳米晶体制造的电子和光电耦合设备产生影响。全无机方法的好处包括能显著改善电子的运输速度，让设备更加稳定等。 这让我想到了曾经看到的一篇文章 https://www.doczj.com/doc/3e13805155.html,/blog/static/18968500720118158645870/? suggestedreading&wumii 这是锂离子电池研究的一大突破，美研究人员利用锂离子可在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出一种新型储能设备，可以将充电时间从过去的数小时之久缩短到不到一分钟。
化 学 与 新 能 源 姓名：欧阳世文 专业：包装工程 班级：1402班 学号：14404200230
化学与新能源 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。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，如锂离子电池、燃料电池、电化学电容器等，具有广阔的应用发展前景。本文就化学在氢能源、燃料电池、储氢材料和太阳能电池材料中的研究和应用进行了述评与总结。 关键字：氢能源可燃冰塑料燃料电池储氢材料 1. 引言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本文通过对化学在燃料电池、储氢材料和太阳能电池材料中某些关键问题的应用和研究现状的介绍, 旨在希望理论化学在能源的存储与转换这个领域中得到更深入的应用。 2. 2.1 氢能源作为现有主要燃料的汽油和柴油，生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石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。氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的能源的同时人们期待的新的能源。氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。作为能源，氢有以下特点：2.1.1. 所有元素中，氢重量最轻。在标准状态下，它的密度为0.0899g/L；在-252.7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢就可变为固态氢。 2.1.2. 所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，2 因此在能源工业中氢是极好的传热载体。2.1. 3. 氢是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90O0倍。2.1. 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。2.1. 5. 氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，
能源 高考频度：★★★☆☆难易程度：★★☆☆☆ 典例在线 关于能源，以下说法中不正确的是 A．煤、石油、天然气等燃料属不可再生能源 B．煤、石油、水煤气可从自然界直接获取，属一级能源 C．太阳能是一级能源、新能源、可再生能源 D．潮汐能来源于月球引力做功 【参考答案】B 【试题解析】煤、石油、天然气等化石燃料蕴藏量有限，不可再生，最终将会枯竭，A正确；煤、石油等可从自然界直接获取，属一级能源，但水煤气是由焦炭与H2O(g)在高温下反应制取，属二级能源，B错误；太阳能既是一级能源、新能源，还是可再生能源，C正确；潮汐能来自于月球引力，D正确。 解题必备 1．能源有不同的分类，具体如下： 2．我国能源现状：我国目前使用最多的能源是化石燃料，包括煤、石油、天然气等，属不可再生能源，并且能源利用率极低，能源危机趋严重。 3．解决能源危机的方法 (1)加强科技投入，提高管理水平，改善开采、运输、加工等各个环节。 (2)科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高燃料的利用率。 (3)寻找新的能源，现正探索的新能源有太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质
能等。这些新能源的特点是资源丰富，有些为可再生能源，并且在使用时对环境几乎没有污染。 学霸推荐 1．下列叙述正确的是 A．水能是二次能源 B．电能是二次能源 C．天然气是可再生能源 D．水煤气是可再生能源 2．下列关于燃料与能源的说法不正确的是 A．将煤通过物理变化液化后再作为能源，可减少PM2.5引起的危害 B．生物质能、风能、水能是可再生能源 C．“开发利用新能源”、“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量 D．煤、石油、天然气为不可再生的化石燃料 3．能源在各个方面都有重要作用，科学家预测“氢能”将是人类社会最理想的新能源，目前，有人提出一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系(如图所示)。下列说法错误的是 A．在氢能的利用过程中，H2O可循环使用 B．开发和利用“氢能”，减少煤炭等化石能源的使用有助于控制臭氧空洞的形成 C．该法制氢的关键是寻找光分解催化剂 D．利用光电转化可将太阳能转化为电能，用于电解水而获得氢气 答案 1．【答案】B 2．【答案】A 【解析】煤液化为化学变化。 3．【答案】B