化学与能源--能源概述

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。

一、 概念题 1、 生物质及生物质能的概念。 2、 何为潮汐能？ 3、 可再生能源与不可再生能源的定义 4、 什么是天然气水合物？并写出其别名。 5、 太阳能技术是什么？ 6、 什么是能源当量热值？ 7、 什么是太阳能？ 8、 什么是石油化学与能源工程？

二、简述题 1.简述能源的分类？ 2.简述世界性能源问题？ 3.我国能源供需的特点是什么？ 4.简述我国能源战略的核心？ 5.简述人类利用能源的历史的五大阶段？

三、简答题 1、我国煤炭能源利用面临的主要问题及技术发展方向 2、煤化学现状及煤炭能源利用方式分 3、煤炭能源中的主要化学问题

Answer一． 概念题 1. 生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体， 即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。 2. 潮汐能是从海水面昼夜间的涨落中获得的能量。它与天体引力有关，地 球－月亮－太阳系统的吸引力和热能是形成潮汐能的来源。潮汐能包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的能量，潮水在涨落中蕴藏着巨大能量，这种能量是永恒的、无污染的能量。 3. 可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之 不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。 矿藏资源是非可再生资源。它的特征就是更新的速度远远不及人类利用的速度。如石油、煤、天然气和铁矿、铜矿等。 4. 天然气水合物是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水 在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。 5. 太阳能技术是一种体积可大可小，随时随地都可以用的适用性很广的发 电方式，只要有太阳，可以直接由光转成电能，不需要经过任何形式的转换。 6. 一个单位实物量能源在理论上具有的能量（kJ），叫这种能源的当量热值 dn（或能源的当量热值），当量热值又称理论热值（或实际发热值） ，是 某种能源一个度量单位本身所含热量。 7. 太阳能是由内部氢原子发生聚变释放出巨大核能而产生的能，来自太阳 的辐射能量。 8. 石油化学是一门关于石油天然气及其产品的化学性质、组成与结构、石 油加工过程中烃类和非烃类的转化反应和化学原理以及研究方法的学科。 二、 简述题 1.a.按地球上的能量来源可分为：地球自身蕴藏的能量，来自地球以外的太阳能，地球和其他天体引力相互作用而形成的能源；b.按被利用的程度可分为：常规能源和新能源；c.按获得的方法可分为：一次能源和二次能源；d.按能否再生可分为：再生能源和非再生能源；e.按能源本身的性质可分为：燃料能源和非燃料能源；f.按对环境的污染可分为：清洁能源和非清洁能源。 2.a.能源消费结构不合理；b.地球的温室效应；c.导致人类呼吸系统出现障碍和癌症；d.能源的危机，如石油的危机；e.能源消费的费用迅速增加；f.能源对环境的污染。 2.总体可以满足经济高速增长需要，但存在着严重结构矛盾。 3.保障能源的长期稳定供给，支持经济社会可持续发展。中国能源资源禀赋的特点，决定了我们不可能照搬西方的“重化工业”模式。所以十一五规划提出“节约优先，立足国内、煤为基础、多元发展，构筑稳定、经济、清洁的能源体系”的能源发展方针，提出了未来5年能源效率提高20%的目标。 4. (1)火的发现和利用；(2)畜力、风力、水力等自然动力的利用；(3)化石燃料的开发和热的利用 (4)电的发现及开发利用；(5)原子核能的发现及开发利用。 三、简答题 1、我国是世界上少数以煤为主要能源的国家。与世界能源结构相比，或从国家经济发展对 各种能源的需求来看，我国严重缺石油、缺天然气．石油和天然气储量的人均值仅分别为世 界平均值的11% 和4%.我国经济的快速发展迫切要求解决石油和天然气的缺口. 问题因此．在今后的几十年内中国煤炭能源利用的发展方向是煤的高效洁净燃烧和高效洁 净转化。煤炭能源中的主要化学问题就是以解决效率、污染和能源形式转化问题为核心的。 煤炭的能源利用方式很多，但从技术发展和经济效益(或社会的承受能力)来看．在未来的几十年内，煤炭的主要利用方式仍将是直接燃烧．但直接燃烧的比例会逐步下降．通过气化、热解、液化将煤炭转化为洁净气体、液体、固体燃料的比例会逐步增加。煤经气化后再烧可能会成为煤炭能源利用(发电)的主要形式。 2、煤化学的研究已有150年的历史，煤的分子结构研究已有8O年的历史 。但尚不深人了解煤的总体组成和结构，对组成煤的不同分子的认识仍然是零散、模糊的。人们在煤的岩相组分(如：镜质组、丝质组、稳定组)及其反应性认识方面取得了一些进展，能够通过煤的岩相组成分析解释的反应性。但由于煤中不同岩相组分的区别在于其宏观织构和光学性质，难以形成具有工业意义的岩相分离，而且由于不同煤种的相同岩相组分并不具有相同的化学组成，因此通过岩相组分研究煤的化学反应虽然比将煤看作单一物质深了一个层次，但仍然是宏观的，其应用范围是有限的。目前人们对煤炭的认识水平不仅受到分析科学发展的限制(现在还役有足够有效和精密的仪器使人能够方便准确地剖析煤的组成结构)，而且还与煤炭的利用方式有关 长期以来，煤炭的主要利用方式都以单一过程的转化(如燃烧、气化、液化等)为特征 由于过源价格的低廉以及基本无需考虑煤中污染物的排放控制，煤的单一转化过程一直是最简单、最直接、理所当然的能量获取和能源形式转换方式，人们所追求的主要是在这些单一转化过程中最大限度地将煤完全转化。 3、(1)煤集总结构的识别和描述 在分子水平上识别和描述煤的物理与化学结构参数、煤中各种化学键和有害组分的存 在形态 (2)煤中有效组分的结构特征及其在热场中的转化规律 碳、氢、氧键合结构的分布特征及其在热场中的变化，阶段热解产物与其它物质(煤中其 它物质、反应气氛、添加物、催化剂)的相互作用及反应控制理论 (3)煤中污染组分的赋存形态在热场中的变迁规律 硫、氮、磷、氯等无机元素，钾、钠等碱金属，汞、铅等重金属的赋存形态在热场中的变迁， 与其它物质(煤中其它物质、反应气氛、添加物、催化剂)的相互作用，有害物质的生成，可控转化原理．脱除方法与资源化。 (4)煤中无机组分在热场中的形态变化 煤中无机组分在热场中的形态变化．与其它物质的相互作用，成灰机理，对有效组分转 化及污染物溢出的影响5)一氧化碳与氢的高技合成 氢碳的合理利用和氧的有效分配，高活陛高选择性催化剂 (6)煤转化产物(或阶段产物)的提级与污染物脱除 煤气(合成气)净化．液体产物的分析、精制与污染物(硫、氮、氧、重金属等)脱除，烟气净 化．灰的利用，废水处理。 (7)外场或超常条件对煤中不同组分转化的影响 超声、微波、等离子体、超临界状态等对煤炭不同组分，特别是污染组分转化的影响及污 染物的脱除，超临界状态下的燃料合成

２００８年第１４卷第１４期　中国学术期刊文摘　１４５　

胡虔生，崔杨，黄允凯∥中国电机工程学报．一２００７，２７（１２）．一　

１９～２３　在Ｂｅ￣ｏＲｉ分立铁耗计算模型的基础上，采用贝赛耳函数，推　

导ＰＷＭ逆变器供电下硅钢片损耗的计算模型，该模型考虑逆　

变器参数对材料损耗的影响，建立ＰＷＭ供电与标准正弦供电　

时材料损耗之间的数量关系，为电工材料性能的研究提供了理　

论依据．通过改进的爱泼斯坦方圈实验，给出一种非正弦供电　

下电工材料性能的实验研究方法，实验结果与理论值吻合较　

好．采用ＰＷＭ逆变器供电时的三相异步电动机进行样机实　

验，该计算模型对ＰＷＭ供电下电机铁心损耗的理论计算具有　很好的工程应用价值．图９表３参１８　

关键词：脉冲宽度调制逆变器；铁心损耗；爱泼斯坦方圈；硅　

钢片：电机　

０８１４０９９４　４７０・４０　全集成空间弯曲形状记忆合金电机研究与应用：Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｎｔｉｒｅｌｙ－・ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｓｐａｔｉａｌ・・ｂｅｎｄｉｎｇ　ｓｍａ　ａｃｔｕａｔｏｒｓ　［刊，中］／杨凯（华中科技大学电气与电子工程学院，武汉　

４３００７４），辜承林∥中国电机工程学报．一２００７，２７（１２）．一２４～　

２７　提出了全集成空间弯曲形状记忆合金电机新结构，将经过记忆　处理的三根ＳＭＡ丝在室温时嵌入液态硅橡胶中固化，同时集　

成位置传感元件与连接导线，使棒体在ＳＭＡ通电升温后产生　

的空间弯曲变形能在断电后自如恢复，由此构成紧凑型机电一　

体化双程可逆致动元件．在详细阐述电机运行原理基础上，设　

计了基于六片应变片的曲率传感器，实现精密位置控制．进行　内嵌单根ＳＭＡ丝弹性棒的受力分析后，推导了形变分析数值　

计算方程．同时，运用叠加原理得出了近似算法并与数值计算　

方法进行对比研究．最后，将ＥＳＳＭＡＡ直接用作拟人手拇指　

主动指节，结合平面弯曲ＳＭＡ电机，构建了三指六指节机械