太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用

1、第四單元第四單元 太陽能、生物太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用質(zhì)能和氫能的利用1. 簡(jiǎn)單了解太陽能利用的現(xiàn)狀、開發(fā)利簡(jiǎn)單了解太陽能利用的現(xiàn)狀、開發(fā)利用太陽能的廣闊前景和尚未攻克的一些用太陽能的廣闊前景和尚未攻克的一些技術(shù)難題；技術(shù)難題；2.采用查閱資料、收集數(shù)據(jù)等生動(dòng)活潑采用查閱資料、收集數(shù)據(jù)等生動(dòng)活潑的學(xué)習(xí)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和的學(xué)習(xí)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際學(xué)習(xí)太陽主動(dòng)性。聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際學(xué)習(xí)太陽能的利用；能的利用；3.認(rèn)識(shí)開發(fā)、利用高能、清潔能源的重認(rèn)識(shí)開發(fā)、利用高能、清潔能源的重要性和緊迫性。要性和緊迫性。【課前思考課前思考】1.目前人類主要使用的能源是

2、什么？目前人類主要使用的能源是什么？2.根據(jù)化石燃料的形成和組成特點(diǎn)，根據(jù)化石燃料的形成和組成特點(diǎn)，在使用過程中有何弊端？在使用過程中有何弊端？世界能源的主要來源2005年我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu) 石油平均占3641天然氣平均占2349 煤炭平均占2780核能平均占595， 水力平均占635。 世界主要能源消費(fèi)國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油一般仍占38左右，天然氣一般占23左右。 石油石油 40年年天然氣天然氣 5 0 年年煤煤 炭炭 240年年能源危機(jī)能源危機(jī)環(huán)境污染 在我國(guó)，由于粗放型發(fā)展模式及以煤為主的能源結(jié)構(gòu)和低效能源利用方式，使目前我國(guó)煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)量均居世界首位，CO2排放居世界第二；另外，產(chǎn)生

3、的量SO2、NOx，使81.6%的城市出現(xiàn)酸雨 ；在農(nóng)村，居民生活燃料的70%仍靠燒柴和秸桿，由此造成薪材過采、植被和森林大面積破壞、土地生產(chǎn)力下降。 環(huán)境污染風(fēng)能風(fēng)能生物質(zhì)能生物質(zhì)能太陽能新能源潮汐能潮汐能地?zé)崮艿責(zé)崮芤?、太陽能的利用一、太陽能的利用地球上最基本的能源是太陽能地球上最基本的能源是太陽能地球上的能流圖（單位106MW） 1.太陽能的資源特點(diǎn)太陽能的資源特點(diǎn)太陽能的優(yōu)點(diǎn)太陽能的優(yōu)點(diǎn)1 1）資源豐富總量最大）資源豐富總量最大2 2）分布最廣無需運(yùn)輸）分布最廣無需運(yùn)輸3 3）最潔凈）最潔凈太陽能的缺點(diǎn)太陽能的缺點(diǎn)一、能流密度低；一、能流密度低；二、有不穩(wěn)定因素二、有不穩(wěn)定因素 受各種

4、因素（季節(jié)、地點(diǎn)、受各種因素（季節(jié)、地點(diǎn)、氣候等）的影響氣候等）的影響討論：大家知道日常生活中有哪些利討論：大家知道日常生活中有哪些利用太陽能的實(shí)例？用太陽能的實(shí)例？ 太陽能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的產(chǎn)品最多。如熱水太陽能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的產(chǎn)品最多。如熱水器、開水器、干燥器、采暖和制冷、溫室與太陽器、開水器、干燥器、采暖和制冷、溫室與太陽房、太陽灶和高溫爐、海水淡化裝置、水泵、熱房、太陽灶和高溫爐、海水淡化裝置、水泵、熱力發(fā)電裝置及太陽能醫(yī)療器具。力發(fā)電裝置及太陽能醫(yī)療器具。 太陽能電池的應(yīng)用范圍很廣。例如人造衛(wèi)太陽能電池的應(yīng)用范圍很廣。例如人造衛(wèi)星、無人氣象站、通訊站、電視中繼站、太陽鐘、星、無人氣象站、通

5、訊站、電視中繼站、太陽鐘、電圍桿、航標(biāo)燈、鐵路信號(hào)燈。電圍桿、航標(biāo)燈、鐵路信號(hào)燈。太陽是一個(gè)巨大、久遠(yuǎn)、無盡的能源。盡管太陽太陽是一個(gè)巨大、久遠(yuǎn)、無盡的能源。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量?jī)H為其總輻射能量（約輻射到地球大氣層的能量?jī)H為其總輻射能量（約為為3.751026W）的）的22億分之一億分之一，但已高達(dá)，但已高達(dá)173,000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于的能量就相當(dāng)于500萬噸煤萬噸煤。下圖是地球上的能流。下圖是地球上的能流圖。從圖上可以看出，地球上的風(fēng)能、水能、海圖。從圖上可以看出，地球上的風(fēng)能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以

6、及部分潮汐能都洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以及部分潮汐能都是來源于太陽；即使是地球上的化石燃料（如煤、是來源于太陽；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說也是遠(yuǎn)古以來貯存石油、天然氣等）從根本上說也是遠(yuǎn)古以來貯存下來的太陽能，所以廣義的太陽能所包括的范圍下來的太陽能，所以廣義的太陽能所包括的范圍非常大，狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、非常大，狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。 1、光熱能轉(zhuǎn)換、光熱能轉(zhuǎn)換 原理：利用太陽輻射加熱物體而原理：利用太陽輻射加熱物體而獲得熱能獲得熱能應(yīng)用：應(yīng)用：太陽能熱水器太陽能熱水器 反射式太陽灶

7、反射式太陽灶 高溫太陽爐高溫太陽爐 地膜、大棚、溫室地膜、大棚、溫室二、太陽能的利用方式二、太陽能的利用方式光能光能熱能熱能太陽爐太陽爐太陽灶太陽灶熱水器熱水器大棚大棚2、光電轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換 原理：根據(jù)光電效應(yīng)，利用太陽能直接轉(zhuǎn)原理：根據(jù)光電效應(yīng)，利用太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能化為電能應(yīng)用：應(yīng)用：為無電場(chǎng)所提供電池，包括移動(dòng)為無電場(chǎng)所提供電池，包括移動(dòng) 電電 源和備用電源、太陽能日用電子產(chǎn)品源和備用電源、太陽能日用電子產(chǎn)品 光能光能電能電能太陽能發(fā)電太陽能發(fā)電美國(guó)軍用太陽能發(fā)電帳篷美國(guó)軍用太陽能發(fā)電帳篷3、光化學(xué)能轉(zhuǎn)化、光化學(xué)能轉(zhuǎn)化 應(yīng)用：選擇芒硝晶體應(yīng)用：選擇芒硝晶體(十水合硫酸十水合硫酸鈉晶體鈉

8、晶體)白天吸收熱量溶解白天吸收熱量溶解,晚上放晚上放出熱量結(jié)晶出熱量結(jié)晶.4、光生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換、光生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換 原理：通過地球上眾多植物的光合作用，將原理：通過地球上眾多植物的光合作用，將太陽輻射轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能太陽輻射轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能化學(xué)方程式：化學(xué)方程式：6H2O + 6CO2 C6H12O6 +6O2光光葉綠素葉綠素原理原理:光能光能化學(xué)能化學(xué)能(C6H10O5)n +nH2O nC6H12O6C6H12O6(s)+6O2(g) 6H2O(l)+6CO2(g) H=-2804kJ/mol淀粉、纖維素淀粉、纖維素葡萄糖葡萄糖1.含義：生物質(zhì)能來源于植物及其加工含義：生物質(zhì)能來源于植物及其加工產(chǎn)品

9、貯存的能量。產(chǎn)品貯存的能量。二、生物質(zhì)能的利用二、生物質(zhì)能的利用2.范圍：生物質(zhì)能包括：農(nóng)業(yè)廢棄物、范圍：生物質(zhì)能包括：農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市與工業(yè)有水生植物、油料植物、城市與工業(yè)有機(jī)廢棄物、動(dòng)物糞便等機(jī)廢棄物、動(dòng)物糞便等3.生物質(zhì)能源是一種理想的可再生能生物質(zhì)能源是一種理想的可再生能源，其具有以下特點(diǎn)：源，其具有以下特點(diǎn)：可再生性；可再生性；低污染性低污染性 ；廣泛的分布性廣泛的分布性 。生物質(zhì)能的利用方式生物質(zhì)能的利用方式1、直接燃燒、直接燃燒2、生物化學(xué)轉(zhuǎn)換、生物化學(xué)轉(zhuǎn)換3、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換1、直接燃燒、直接燃燒注釋注釋:用纖維素（用纖維素（C6H10O5）n代表植物

10、枝葉的代表植物枝葉的主要成分主要成分（C6H10O5)n +6n O26n CO2 +5n H2O點(diǎn)燃缺點(diǎn)缺點(diǎn): 生物質(zhì)燃燒生物質(zhì)燃燒過程的生物質(zhì)能過程的生物質(zhì)能的凈轉(zhuǎn)化效率在的凈轉(zhuǎn)化效率在2040之間。之間。2、生物化學(xué)轉(zhuǎn)換1）、制沼氣）、制沼氣 原料：原料： 條件：條件： 主要成分：主要成分： 用途：用途：植物的秸稈、枝葉、人畜糞便植物的秸稈、枝葉、人畜糞便厭氧厭氧甲烷甲烷 CO2、H2S、NH3、PH3氣體燃料、提供肥料氣體燃料、提供肥料2)制乙醇制乙醇原料原料條件條件用途用途方程式方程式含糖類淀粉多的農(nóng)作物含糖類淀粉多的農(nóng)作物催化劑、水解、細(xì)菌發(fā)酵催化劑、水解、細(xì)菌發(fā)酵燃料、與汽油混合

11、作發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃料、與汽油混合作發(fā)動(dòng)機(jī)燃料（C6H10O5)n + nH2OnC6H12O6催化劑催化劑C6H12O62C2H5OH+2CO2發(fā)酵發(fā)酵3、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)生物質(zhì)生物質(zhì)可燃性氣體可燃性氣體氫能的開發(fā)與利用氫能的開發(fā)與利用1、氫能的三大優(yōu)勢(shì)、氫能的三大優(yōu)勢(shì)1）燃燒放出的熱量多）燃燒放出的熱量多2）燃燒產(chǎn)物是水，不污染環(huán)境）燃燒產(chǎn)物是水，不污染環(huán)境3）制備的原料是水）制備的原料是水,資源不受限制資源不受限制三、氫能的開發(fā)與利用三、氫能的開發(fā)與利用2、氫能的產(chǎn)生方式、氫能的產(chǎn)生方式1）電解水制得）電解水制得2）生物質(zhì)氣化制得）生物質(zhì)氣化制得3）以天然氣、石油和煤為原料，在高）以天然氣、石油和煤為原料，在高溫溫 下與水蒸氣反應(yīng)制得下與水蒸氣反應(yīng)制得4）以天然氣、石