油化工大學畢業(yè)設計(論文)規(guī)范化要求1和電化學技術在新能源中的利用

PAGEPAGE7遼寧石油化工大學本科生畢業(yè)設計（論文）規(guī)范化要求（試行）畢業(yè)設計(論文)是學生畢業(yè)前最后一個重要實踐環(huán)節(jié)，是學習深化與升華的重要過程。它既是學生學習、研究與實踐成果的全面總結，又是對學生素質與能力的一次全面檢驗，而且還是對學生的畢業(yè)資格及學位資格認證的重要依據(jù)。為規(guī)范我校本科畢業(yè)設計（論文）的寫作，使學生掌握規(guī)范的論文寫作要求和方法，特制定《遼寧石油化工大學大學本科生畢業(yè)設計(論文)規(guī)范化要求（試行）》。學生在進行畢業(yè)設計（論文）寫作時應嚴格遵照規(guī)范化要求，指導教師應按此規(guī)范指導學生畢業(yè)設計(論文)的寫作。一、畢業(yè)設計（論文）資料的組成1.畢業(yè)設計(論文)手冊包括：任務書、畢業(yè)設計(論文)過程檢查情況記錄、參加畢業(yè)設計(論文)答辯申請書、畢業(yè)設計(論文)評閱書、畢業(yè)答辯情況表、附錄；2.畢業(yè)論文或畢業(yè)設計說明書包括：封面、中外文摘要、目錄、正文、謝辭、參考文獻；3.畢業(yè)設計(論文)答辯記錄4.譯文及原文影印件5.工程圖紙、軟盤等二、畢業(yè)設計(論文)資料的填寫及有關資料的裝訂畢業(yè)設計(論文)資料按要求認真填寫，字體要工整，卷面要整潔，手寫一律用黑或藍黑墨水；任務書由指導教師填寫并簽字，經(jīng)系主任簽字后發(fā)出。畢業(yè)設計(論文)統(tǒng)一使用學校印制的畢業(yè)設計(論文)資料袋、畢業(yè)設計(論文)手冊、畢業(yè)設計(論文)答辯記錄及畢業(yè)設計(論文)封面、畢業(yè)設計(論文)專用紙。畢業(yè)設計(論文)按統(tǒng)一順序裝訂：封面→中文摘要→外文摘要→目錄→正文→謝辭→參考文獻。譯文及原文影印件單獨裝訂，然后與畢業(yè)設計(論文)手冊、畢業(yè)設計(論文)答辯記錄、工程圖紙(按國家標準裝訂)、軟盤等一起放入填寫好的資料袋內上交學院。三、畢業(yè)設計(論文)撰寫的內容與要求一份完整的畢業(yè)設計(論文)應包括以下幾個方面：１.標題即論文的眉目，也叫題名，標在第一行的正中。標題應該簡短、明確、有概括性，字數(shù)要適當，不宜超過20個漢字，如果有些細節(jié)必須放進標題，可以分成主標題和副標題。２.中外文摘要摘要是對畢業(yè)設計（論文）內容準確概括而不加注釋或者評論的簡短陳述，應反映論文的主要信息。摘要內容包括研究目的、方法、成果和結論。摘要應具有獨立性和完整性。摘要一般不含圖表、化學結構式和非公用的符號或者術語，如采用非標準的術語、縮寫詞和符號等，均應在第一次出現(xiàn)時給予說明。中文摘要一般不少于400個漢字，外文摘要應與中文摘要相對應。3.關鍵詞關鍵詞是反映畢業(yè)設計（論文）主題內容的名詞，選用3~5個，并以顯著字符另起一行，排在摘要的左下方。4.目錄目錄按三級標題編寫（即：1……、1.1……、1.1.1……），要求標題層次清晰。目錄中的標題應與正文中的標題一致。5.正文畢業(yè)設計(論文)正文包括前言（或緒論）、正文主體與結論，其內容分別如下：⑴前言（或緒論）用1000字左右說明①設計（論文）的目的、意義及技術要求；②課題發(fā)展概況及存在的問題；③本課題的指導思想；④應解決的主要問題。⑵正文主體是對研究工作的詳細表述，其內容包括：①問題的提出，研究工作的基本前提、假設和條件；②模型的建立，設計、實驗方案的擬定；③基本概念和理論基礎；④設計計算的主要方法和內容；⑤設計、實驗方法、內容及其分析；⑥理論論證，理論在課題中的應用，課題得出的結果，以及對結果的討論等。學生根據(jù)畢業(yè)設計(論文)課題的性質，一般僅涉及上述一部分內容。⑶結論是對整個研究工作進行歸納和綜合而得出的總結：①找到了什么規(guī)律，解決了什么理論或實際問題；②有何創(chuàng)新;③存在的不足及其完善的可能方向。結論要寫得概括、簡短。6.謝辭簡述畢業(yè)設計（論文）工作的體會，對在課題研究和論文撰寫過程中曾直接給予幫助的人員（例如指導教師、答疑教師及其他人員）表示自己的謝意，這不僅是一種禮貌，也是對他人勞動的尊重，是治學者應有的思想作風。7.參考文獻參考文獻是畢業(yè)設計(論文)不可缺少的組成部分，它反映畢業(yè)設計（論文）中有關內容的科學依據(jù)和作者尊重他人研究成果的嚴肅態(tài)度，同時向讀者提供有關信息的出處。參考文獻列出的只限于那些與論文有關的、作者閱讀過的、最主要的且在公開出版物上的文獻或網(wǎng)上下載的資料。私人通信信件和未發(fā)表的著作，不宜作為參考文獻列出。8.附錄對于一些不宜放在正文中，但有參考價值的內容，可編入畢業(yè)設計（論文）手冊的附錄中，例如公式的推演、編寫的程序等；如果文章中引用的符號較多時，為便于讀者查閱，可以編寫一個符號說明，注明符號代表的意義。一般附錄的篇幅不宜過大。四、畢業(yè)設計(論文)要求我校畢業(yè)設計(論文)大致有工程設計類、理論研究類、實驗研究類、計算機軟件設計類、文經(jīng)管類及學科交叉綜合類等，具體要求如下：１.工程設計類學生必須獨立完成一定數(shù)量的工程圖，一份12000字以上的設計計算說明書（論文）；２.理論研究類對該類課題工科學生一般不提倡，各學院要慎重選題，應選擇確實有實際意義的題目進行。該類畢業(yè)設計或論文字數(shù)要在15000字以上；根據(jù)課題提出問題、分析問題、提出方案、并進行建模、仿真和設計計算等；３.實驗研究類學生要獨立完成一個完整的實驗，取得足夠的實驗數(shù)據(jù)，實驗要有探索性，而不是簡單重復已有的工作；要完成10000字以上的論文；４.計算機軟件類學生要獨立完成一個軟件或較大軟件中的一個模塊，要有足夠的工作量；要寫出12000字以上的軟件說明書和論文；畢業(yè)設計(論文)中如涉及到有關電路方面的內容時，必須完成調試工作，要有完整的測試結果并給出各種參數(shù)指標；當涉及到有關計算機軟件方面的內容時，要進行計算機演示程序運行和給出運行結果。５.經(jīng)管文法教類論點正確，有足夠的依據(jù)，論點與論據(jù)一致，論據(jù)充分支持論點，有必要的數(shù)據(jù)資料，理論、觀點、概念準確、清晰。論文字數(shù)12000字以上（外語專業(yè)畢業(yè)論文選題的確定要符合外語教學大綱的基本要求，與所學專業(yè)的內容相銜接。畢業(yè)論文要用所學的第一外語撰寫，語言要正確規(guī)范，通順得體；畢業(yè)論文的篇幅不得低于6000個外文單詞）；6.綜合類綜合類畢業(yè)設計(論文)要求至少包括以上兩類內容，如有工程設計內容時，在圖紙工作量上可酌情減少。每位學生在完成畢業(yè)設計(論文)的同時，要求閱讀6-7萬外文單詞、內容與課題內容大體相符的外文資料或專業(yè)文獻，翻譯量不少于4萬印刷字符（翻譯內容可在閱讀材料中指定）；應使用計算機進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析，或進行文獻檢索、論文編輯等。參考文獻數(shù)量不低于10篇（其中至少1篇外文文獻）。繪圖是工程設計的基本訓練，畢業(yè)設計中應鼓勵學生用計算機繪圖，作為繪圖基本訓練可要求一定量的墨線和鉛筆線圖。畢業(yè)設計圖紙應符合制圖標準。各學院可參照以上要求根據(jù)專業(yè)特點補充制定自己的細則。五、畢業(yè)設計(論文)的寫作細則１.書寫或打印畢業(yè)設計(論文)要用學校印制的專用紙單面書寫或打?。ㄊ謱憰r必須用黑或藍墨水），文稿紙背面不得書寫正文和圖表，要求紙面四周留足空白邊緣，以便裝訂、復制和讀者批注，每一頁的左側（訂口）應留邊20㎜，右側（切口）應留邊10㎜。漢字必須使用國家公布的規(guī)范字。在書寫或打印時，每頁以暗格為限。用計算機打印時，具體要求如下：·紙型：寬度19.2cm，高度26.5·頁邊距：上3.3cm，下2.6cm，左2頁眉：1.5cm，頁腳：1.75·行距：固定值27.5磅，段前0行，段后0行·頁碼：頁面底部居中、宋體、小五、數(shù)字1，2，3等中外文摘要·中文摘要：標題“摘要”（三號、黑體、居中），中間空2格正文（小四、宋體，400字左右）關鍵詞（五號、黑體）：3-5個主題詞（宋體、五號），每個詞之間用逗號或分號隔開·外文摘要（另起一頁）：標題“Abstract”（三號、TimesNewRoman、加粗、居中）正文（小四、TimesNewRoman）Keywords（五號、TimesNewRoman、加粗）：3-5個主題詞（五號、TimesNewRoman）與中文關鍵詞對應目錄·標題“目錄”（三號、黑體、居中）·章標題（小四號、宋體、加黑）·節(jié)標題(小四、宋體)·頁碼（小四、宋體）論文正文·標題（小二號、黑體、居中）·章標題（三號、黑體、居中）·節(jié)標題（四號、黑體、居左）·正文：小四、宋體參考文獻·標題“參考文獻”（四號、黑體、居中）·正文（五號、宋體）２.標點符號畢業(yè)設計(論文)中的標點符號應按新聞出版署公布的"標點符號用法"使用。（標點要點在格內，句號、逗號、頓號、分號、冒號等書寫時應占一格；引號、括號、書名號，原則上兩端均應占一格；省略號、破折號，均應占兩格；引號和括號經(jīng)常要和其他標點符號一起用，書寫時可各占1/2位置。引號、括號、書名號的前一部分遇到回行時，不得孤立地寫在文末，應在行末帶上一字，或將它們移到下一行的開頭。引號、括號、書名號的后一部分，不能用在每一行的第一格。遇到回行情況時，一定要尾隨文后，占文末框線的近處。省略號、破折號不能折成兩行寫。）３.名詞、名稱科學技術名詞術語盡量采用全國自然科學名詞審定委員會公布的規(guī)范詞或國家標準、部標準中規(guī)定的名稱，尚未統(tǒng)一規(guī)定或叫法有爭議的名稱術語，可采用慣用的名稱。使用外文縮寫代替某一名詞術語時，首次出現(xiàn)時應在括號內注明其含義。外國人名一般采用英文原名，按名前姓后的原則書寫。一般很熟知的外國人名（如牛頓、達爾文、馬克思等）可按通常標準譯法寫譯名。４.量和單位量和單位必須采用中華人民共和國的國家標準GB3100～GB3102-93，它是以國際單位制（SI）為基礎的。非物理量的單位，如件、臺、人、元等，可用漢字與符號構成組合形式的單位，例如件/臺、元/km。５.數(shù)字畢業(yè)設計(論文)中的公歷世紀、年代、年、月、日、時刻和各種計數(shù)與計量的數(shù)字，均用阿拉伯數(shù)字。年份不能簡寫，如1987年不能寫成87年。數(shù)值的有效數(shù)字應全部寫出。在敘述不很大的數(shù)目時，一般不用阿拉伯數(shù)字，如"他發(fā)現(xiàn)兩顆小行星"、"三力作用于一點"等，不宜寫成"他發(fā)現(xiàn)2顆小行星"、"3力作用于1點"。用數(shù)字作為詞素構成定型的詞、詞組、慣用語、縮略語、清朝以前（含清朝）的年、月、日以及近兩個數(shù)字并列用所表示的概數(shù)，均使用漢字數(shù)字。表示概數(shù)時，數(shù)字間不加頓號，如五六噸、十六七歲等。６.標題層次畢業(yè)設計(論文)的全部標題層次應有條不紊，整齊清晰。相同的層次應采用統(tǒng)一的表示體例，正文中各級標題下的內容應同各自的標題對應，不應有與標題無關的內容。章節(jié)編號方法應采用分級阿拉伯數(shù)字編號方法，第一級為"1"、"2"、"3"等，第二級為"2.1"、"2.2"、"2.3"等,第三級為"2.2.1"、"2.2.2"、"2.2.3"等，但分級阿拉伯數(shù)字的編號一般不超過四級，兩級之間用下角圓點隔開，每一級的末尾不加標點。各層標題均單獨占行書寫。第一級標題居中書寫；第二級標題序數(shù)頂格書寫，后空一格接寫標題，末尾不加標點；第三級和第四級標題均空兩格書寫序數(shù)，后空一格書寫標題。第四級以下單獨占行的標題順序采用A.B.C.…和a.b.c.兩層，標題均空兩格書寫序數(shù)，后空一格寫標題。正文中對總項包括的分項采用⑴、⑵、⑶…的序號，對分項中的小項采用①、②、③…的序號，數(shù)字加半括號或括號后不再加其他標點。７.注釋畢業(yè)設計(論文)中有個別名詞或情況需要解釋時，可加注說明，注釋可用頁末注（將注文放在加注頁的下端）或篇末注（將全部注文集中在文章末尾），而不可行中注（夾在正文中的注）。注釋只限于寫在注釋符號出現(xiàn)的同頁，不得隔頁。８.公式公式應另起一行，居中書寫，一行寫不完的長公式，最好在等號處轉行，若做不到，可在數(shù)學符號（如“+”、“-”號）處轉行，數(shù)學符號應放在轉行后的行首。公式的編號用圓括號括起放在公式右邊行末，公式和編號之間不加虛線。公式可按全文統(tǒng)一編序號，也可逐章單獨編序號，公式序號必須連續(xù)。９.表格每個表格應有自己的表序和表題，表序和表題應寫在表格上方正中，表序后空一格書寫表題，標題末尾不加標點。表格可按全文統(tǒng)一編序，也可逐章單獨編序，表格序號必須連續(xù)。表格允許下頁接寫，表題可省略，表頭應重復寫，并在右上方寫"續(xù)表××"。表中各欄應注明量和相應的單位。表內數(shù)字須上下對齊。相鄰欄內的數(shù)字或者內容相同，不能用“同上”、“同左”和其它類似用詞，應一一重新標注。表格應寫在離正文首次出現(xiàn)處的近處，不應過分超前或拖后。10.插圖畢業(yè)設計的插圖必須精心制作，線條要勻稱，圖面要整潔美觀。插圖應與正文呼應，不得與正文脫節(jié)。每幅插圖應有圖序和圖題，圖序和圖題應放在圖位下方居中處。圖應在描圖紙或在潔白紙上用墨線繪成，也可以用計算機繪圖。11.參考文獻參考文獻一律放在文后，參考文獻的書寫格式要按國家標準GB7714－87規(guī)定。參考文獻的著錄，在行文中引用的地方標號。一般以出現(xiàn)的先后次序編號，編號以方括號括起，放在右上角，如[1]，[3～5]，然后在“參考文獻”一節(jié)中，按標號順序一一說明文獻出處。·示例如下：（字體為五號、宋體）期刊類：[序號]作者1,作者2,……作者n．文章名[J]．期刊名,出版年,卷次（期次）：論文在刊物中的頁碼圖書類：[序號]作者1,作者2,……作者n．書名[M]．出版地：出版者,出版年會議論文集：[序號]作者1,作者2,……作者n．論文名[A].論文集名[C],出版地：出版者,出版年,論文在刊物中的頁碼以上規(guī)范要求適用于本科學生，高職學生可參照執(zhí)行。教務處2005年4月15日

電化學技術在新能源中的利用一.能源的概況1.能源的重要性1.能源的重要性自古以來,人類就為改善生存條件和促進社會經(jīng)濟的發(fā)展而不停地進行奮斗.在這一過程中,能源一直扮演著重要的角色.從世界經(jīng)濟發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀來看,能源問題已成為社會經(jīng)濟發(fā)展中一個具有戰(zhàn)略意義的問題,能源的消耗水平已成為衡量一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的重要標志,能源問題對社會經(jīng)濟發(fā)展起著決定性的作用.2.能源的種類2.能源的種類大自然賦予人類的能源是多種多樣的,一般可分為常規(guī)能源和新能源兩大類.常規(guī)能源包括煤炭,石油,天然氣和水能,而新能源有生物質能,核能,風能,地熱能,海洋能,太陽能和氫能等.其中煤炭,石油,天然氣被成為化石能源,水能,生物質能,風能,太陽能和氫能等是可再生能源.3.化石能源的問題(1)化石能源的短缺化石能源的短缺能源是人類賴以生存和社會發(fā)展的重要物質基礎,是國民經(jīng)濟發(fā)展的命脈,但目前主要使用的化石能源的儲量不多.據(jù)2002年世界探明的化石能源的儲量和使用量統(tǒng)計,世界上煤,石油和天然氣的儲采比分別為204,40和60年,中國的情況更為嚴峻,據(jù)2002年統(tǒng)計,中國煤,石油和天然氣的儲采比只有82,15和46年.這表明在人類歷史的長河中,只有很短的一段時間能使用化石能源.隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速增長,對能源的需求也持續(xù)攀升.我國一次能源消費總量從1978年的5.3億噸標準煤,上升到2002年的14.3億噸.據(jù)估計,我國在2004,2020和2050年的石油消費量達3,4.5和6億噸,其中進口量分別為1,2.7和4億噸.4億噸的進口量相當于目前美國的石油進口量,這不但會制約我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,而且對國家的安全也十分不利.(2)化石燃料造成嚴重環(huán)境污染和氣候異?；剂显斐蓢乐丨h(huán)境污染和氣候異?；剂系氖褂靡鸬沫h(huán)境污染,排放的CO2會造成溫室效應,使全球氣候變暖.有關機構已向聯(lián)合國發(fā)出警告,如再不對CO2的排放采取嚴厲措施,在10年內,世界的氣候將產(chǎn)生不可逆轉的變化.我國的環(huán)境污染問題更是日趨嚴重,目前,我國CO2排放量占世界總排放量的14%,在美國之后位居第二,估計到2025年,將位居第一.在本世紀初聯(lián)合國關于環(huán)境污染的調查中,發(fā)現(xiàn)在世界上十個環(huán)境污染最嚴重的城市中,七個在中國.它們是太原,北京,烏魯木齊,蘭州,重慶,濟南和石家莊.4.21世紀世界能源發(fā)展趨勢世紀世界能源發(fā)展趨勢(1)節(jié)能技術將備受重視節(jié)能技術將備受重視節(jié)能就是提高能源利用率,減少能源的浪費.目前節(jié)能技術水平已是一個國家能源利用情況的綜合性指標,也是一個國家總體科學技術水平的重要標志.許多研究報告指出,依靠節(jié)能可以將能源需求量降低2530%.我國在能源利用方面的效率很低,我國的能耗很高,是世界平均水平的2倍,發(fā)達國家的5-10倍,因此更應重視節(jié)能技術,我國應該充分重視化石能源的高效利用.(2)世界能源系統(tǒng)將發(fā)生重大變革世界能源系統(tǒng)將發(fā)生重大變革據(jù)預測,20世紀形成的以化石燃料為主的世界能源系統(tǒng)將在21世紀轉換成以可再生能源為主的新的世界能源系統(tǒng).在20世紀末,化石燃料的使用量占了世界一次能源用量的89.5%.據(jù)世界能源委員會(WEC)和國際應用分析系統(tǒng)研究所的研究報告認為,在20世紀上半葉,化石燃料仍將是世界一次能源的主體,但到21世紀下半葉,太陽能,生物質能,風能等新能源將占世界能源的50%左右.(3)煤炭將作為過渡能源而受到重視煤炭將作為過渡能源而受到重視由于石油和天然氣的儲量較少,而煤炭儲量相對較多,因此煤炭將作為一種過渡能源而在21世紀上半葉受到重視.主要發(fā)展的技術是潔凈煤技術,煤液化和汽化技術.(4)新化石能源的開發(fā)將得到強化新化石能源的開發(fā)將得到強化近年來發(fā)現(xiàn),在海洋300米深處有甲烷水合物存在.目前,甲烷水合物的開發(fā)已經(jīng)受到特別的關注.據(jù)估計,世界甲烷水合物的儲量可能超過石油,天然氣和煤炭儲量的總和.因此,甲烷水合物作為儲量巨大的未開發(fā)能源開始受到世界各國的高度重視.(5)核能的利用將進一步得到重視核能的利用將進一步得到重視據(jù)國際原子能機構統(tǒng)計,在20世紀末,全世界運行的核電站有436座,總發(fā)電量為3.5億千瓦.這些電站主要分布在美,法,日,英,俄等31個國家,近年來,由于擔心核電站運轉的安全性,核廢料對環(huán)境的影響和核技術擴散對世界安全性的影響,核能的發(fā)展在發(fā)達國家已有下降趨勢,但在亞洲地區(qū)仍有強勁的增加趨勢,我國準備在今后幾年內建造4座核電站.受控核聚變是一直受人們關心的技術,因為在海水中大約有23.4億萬噸氘,如受控核聚變技術在21世紀能得到應用,在21世紀末,核能可望占世界一次能源的30%左右.(6)可再生能源的開發(fā)將越來越受到重視可再生能源的開發(fā)將越來越受到重視鑒于化石燃料的短缺及化石燃料的使用引起嚴重的環(huán)境污染和氣候異常,人們對新能源的開發(fā)越來越重視.其中水力能,地熱能,海洋能和風能的可利用資源有限,因此,太陽能,生物質能和氫能的利用將倍受關注.二.生物質能的利用1.生物質能的優(yōu)點.(1)生物質來源豐富地球上每年生長的生物質總量約14001800億噸,相當于目前世界總能耗的10倍,我國的生物質能也極為豐富,可作為能源開發(fā)的生物質能總量可達4.5億噸標準煤.加上生物質能可再生.因此,生物質能的高效,規(guī)?；每捎行Ь徑馐澜缒茉垂┬杳?(2)生物質能可多途徑利用(a)直接燃燒.其熱能和蒸汽可發(fā)電,技術成熟,但效率低.(b)生物轉化.包括制沼氣和水解發(fā)酵制取醇類.生物質制甲醇和乙醇技術基本成熟,但生產(chǎn)成本較高.生物質制沼氣技術相當成熟.2002年全國已建1300多萬個沼氣池.(c)光熱轉化.通過氣化,裂解,光催化等技術,獲得氣,液體燃料來發(fā)電.(d)生物柴油.從油料植物提取植物油,經(jīng)甲酯化得生物柴油.它有含氧高,含硫低,分解性能好,燃燒效率高等優(yōu)點.(3)生物質能利用的環(huán)境污染少由于生物質利用過程中釋放的CO2是其生長過程通過光合作用從環(huán)境吸收的,所以生物質能的利用過程不排放額外的CO2,而對環(huán)境污染少.生物質能的利用還能降低污染.如可利用生物質熱解汽化技術處理生活垃圾等,可得到以甲烷為主的燃氣,實現(xiàn)垃圾的減量化,無害化,資源化.2.生物質能利用的問題2.生物質能利用的問題生物質能利用的缺點主要是生物質分布廣,大面積收集成本高,經(jīng)濟的收集半徑在50公里以內,只適合建立小型,分散的生物質能利用系統(tǒng).而小型轉換系統(tǒng)的效率低,不提高生物質能的利用效率就不能獲得好的經(jīng)濟效益,這是生物質能至今未能實現(xiàn)規(guī)?；瘧玫年P鍵問題之一.因此,如何在小型,分散體系實現(xiàn)能量的高效,清潔及規(guī)?；檬瞧惹行枰鉀Q的問題.三.太陽能的利用1.太陽能的優(yōu)點太陽能的優(yōu)點(1)太陽能來源豐富太陽能來源豐富太陽能來源豐富是眾所周知的,這似乎是一種用之不絕,取之不盡的能源.太陽內部不停地進行熱核反應,釋放出巨大的能量,輻射到地球上的能量只占起輻射總能量的極小部分,約1/22億,但地球每年接收的太陽能至少有6×1017千瓦小時,相當于74萬噸標準煤的能量.其中被植物吸收的僅占0.015%.可見,開發(fā)太陽能利用的潛力很大.(2)太陽能的使用沒有污染問題太陽能的使用沒有污染問題這也是眾所周知的,太陽能的使用基本上沒有污染問題.(3)太陽能可多途徑利用太陽能可多途徑利用(a)太陽能的熱利用.如太陽能熱水器,太陽灶,太陽能蓄熱池發(fā)電等.(b)太陽能發(fā)電.如太陽能電池和光電池.(c)光催化和光電催化制氫.主要用這兩種技術從水或生物質中制得氫氣.2.太陽能利用的概況太陽能利用的概況近年來,太陽能的利用發(fā)展很快,據(jù)1997年的數(shù)據(jù),全球太陽能發(fā)電量已達800兆瓦.到2000年,日本已有7萬個住宅用上太陽能電池,美國和歐盟計劃在2010年前安裝100萬套太陽能電池.特別是把太陽能電池與屋頂瓦結合成光電發(fā)電系統(tǒng),目前歐洲已有300套,年發(fā)電量為1億千瓦.這種系統(tǒng)不但可供應清潔能源,而且美觀耐用,壽命可達25年.太陽能的熱利用發(fā)展更快.特別在我國,太陽能熱水器的年產(chǎn)值已達60多億元,居世界首位.3.太陽能利用的問題太陽能利用的問題開發(fā)太陽能利用的主要問題是如何提高太陽能的轉換效率,其次是降低成本,這對我國特別重要,目前我國生產(chǎn)太陽能電池的能力已達幾百兆瓦,但由于價格高,基本上都銷往國外.第三,一些技術,如光催化和光電催化制氫技術還沒成熟,沒有達到實用化的階段,應該抓緊這方面的研究和發(fā)展.四.氫能的利用1.氫能的優(yōu)點氫能的優(yōu)點(1)氫是自然界儲量最豐富的元素.(2)氫是除核燃料外發(fā)熱量最大的燃料.(3)氫燃燒生成水,是世界上最清潔的燃料.(4)燃燒性能好,可燃范圍大,燃燒速度快.(5)氫可用多種方法大規(guī)模生產(chǎn).(6)氫的利用形式多,可通過燃燒發(fā)電,通過燃料電池發(fā)電等.2.對氫能利用的重視2002年加拿大舉辦了以"氫行星"為主題的第14屆世界氫能源大會.2003年在華盛頓召開15個國家和地區(qū)參加的"國際氫能經(jīng)濟合作伙伴"會議.冰島計劃用40年時間將冰島建成"氫社會".布什將投資120億美元來促進氫能源的發(fā)展.過去5年,工業(yè)化國家在氫能開發(fā)領域的投入年均遞增20.5%.氫將取代天然氣,油和煤而成為未來世界的主要能源,進入氫能時代已成為近年來的熱門話題,21世紀將是氫能世紀.布什舉著使用氫燃料的照相機我國對發(fā)展氫能經(jīng)濟也開始重視,參加了2003年在華盛頓召開的有15國家參加的"國際氫能經(jīng)濟合作伙伴"會議.2004和2005舉辦了兩次關于氫能經(jīng)濟的中美雙邊會議.今年一月,中國科學院院士局召開了關于"石油替代能源"的研討會,主要討論石油資源可持續(xù)性分析,石油的替代能源,氫能燃料和我國的石油替代能源.并要組織人員進行軟課題研究.3.氫能的問題3.氫能的問題(1)氫的價格氫的制備,儲存和運輸中的價格問題,是影響走進氫能時代的很關鍵的問題.要降低其價格,必須形成氫的制備,儲存和運輸?shù)木W(wǎng)絡.(2)廉價清潔的制氫技術問題(2)廉價清潔的制氫技術問題目前制氫效率很低,氫的制取要消耗大量的能量,因此尋求大規(guī)模的廉價清潔的制氫技術是各國科學家共同關心的問題.(a)化石燃料制氫:目前,96%氫從化石燃料制備,技術成熟,但要造成環(huán)境污染.(b)電解水制氫:技術成熟,但耗能多,價格高.一般每生產(chǎn)1立方米的氫氣,需要消耗4.2-6度的電能,其能量轉化率不到32%.(c)生物質制氫:有可再生,產(chǎn)量大,可儲存,碳循環(huán)等優(yōu)點,從中長期看是最有前途的制氫方式.目前生物質制氫效率低.(d)生物制氫:國內外在選育高效產(chǎn)氫菌株工作進展不快,制氫效率低.(e)風能制氫:用風能發(fā)電來電解水產(chǎn)生氫,技術上沒有問題,降低成本和風能發(fā)電量少是主要的問題.(f)太陽能制氫:該法還處在基礎研究階段,離商業(yè)化還有較遠的距離.(3)氫的儲運問題(3)氫的儲運問題氫的儲運技術主要解決儲運的安全性和成本,現(xiàn)在由于儲運技術不過關,因此浪費了許多氫.許多工業(yè)過程,如煉油,煉焦,氯堿,合成氨,合成甲醇及煤氣制造等多有大量的副產(chǎn)品氫氣,只是由于儲運技術的問題而不能被利用.我國每年放空和燒掉的氫氣至少在1010標立方米以上.因此解決氫的儲運問題也是走進氫能時代的一個很關鍵的問題.目前氫的儲運還有很大問題.(a)高壓儲氫:儲氫量少,只有1%左右,還有不安全的問題.(b)液氫儲氫:很不方便,儲氫設備大,蒸發(fā)損失大.(c)吸附儲氫:這是目前的研究熱點,但儲氫容量還較低,一般不超過2%.鎂合金儲氫在3%,但儲放不可逆.熱門一時的納米碳管儲氫也已沒有了希望,最終的儲氫量也只有1%左右.(e)化合物儲氫:放氫不容易.(4)燃料電池還沒有商品化用氫作燃料的燃料電池的出現(xiàn)是促進氫能利用的重要原因.近年來,由于化石燃料資源短缺和環(huán)境污染日趨嚴重,各國對燃料電池的研究十分重視.美國《時代周刊》把燃料電池列為21世紀十大高新科技之首,燃料電池已被認為是21世紀極具應用前景的一種新型能源系統(tǒng).雖然燃料電池有很誘人的優(yōu)點,而且燃料電池的發(fā)展已有100多年的歷史,但至今還沒有一種燃料電池已經(jīng)真正商品化,因此,燃料電池何時才能商品化是一個與氫能利用密切相關的問題.4.反對氫能的意見4.反對氫能的意見(a)氫以化合物形式存在,制氫要消耗能源.它不是一種能源,而是能源的流通手段.(b)氫的泄漏會改變氣候.氫不可避免泄漏,泄漏量可達15%.泄漏的氫會在大氣形成水霧,它會象二氧化碳一樣,使天氣變暖.(c)現(xiàn)在一般用高壓氫作燃料電池燃料,氫的泄漏會產(chǎn)生很大的不安全性,手機等的火花就會使泄漏的氫發(fā)生爆炸.(d)冰島能做的,其他國家不一定能做,冰島的氫都是電解水制得的,因該國70%的電是由地熱和水電站產(chǎn)生的.(5)氫的清潔生產(chǎn)要用風能和太陽能.據(jù)估計,如用風能發(fā)電制氫,當風能發(fā)電量達到美國6%的用電量,風能發(fā)電機要占的面積要有半個加州那么大.(6)布什承諾投資120億美元用于氫能的研究是一個微不足道的投資.美國去年用于核能和礦物質燃料方面的研究經(jīng)費大于氫燃料的研究經(jīng)費.美國推行"健康婚姻"的預算就有150億美元.美國用于伊拉克戰(zhàn)爭的經(jīng)費每月390億美元.(7)氫燃料電池價格昂貴.目前內燃機成本為每千瓦50美元,而氫燃料電池為800美元.估計大量使用后,也要300美元.另外所有的加油站改成加氫站也要花費大量的資金.五.燃料電池加速氫能利用1.燃料電池的優(yōu)點.(1)燃料電池是一種高效清潔的能量轉換系統(tǒng),可降低環(huán)境污染和氣候異常.(2)燃料電池能高效利用生物質轉化產(chǎn)生的氣,液物質和氫作燃料,因此,能促進氫能的利用.(3)燃料電池的發(fā)電效率不受體系規(guī)模限制,小型燃料電池同樣能夠實現(xiàn)高效發(fā)電,適合于生物質分散性的特點.2.燃料電池定義燃料電池是一種不經(jīng)燃燒直接以電化學反應的方式將燃料的化學能轉變成電能的裝置,只要連續(xù)供應燃料,燃料電池就能連續(xù)發(fā)電.3.原理陽極反應:H2=2H++2e陰極反應:1/2O2+2H++2e=H2O總的反應:H2+1/2O2=H2O4.燃料電池分類堿性燃料電池(AFC)(1)堿性燃料電池(AFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Ag,氧化劑:氧電解液:30%KOH隔膜:石棉膜工作溫度:60-80oC用途:航天器和潛艇的動力源優(yōu)點:比能量和比功率高缺點:對CO2敏感,不宜地面使用(2)磷酸燃料電池(PAFC)磷酸燃料電池(PAFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:98%磷酸工作溫度:200oC用途:家庭住宅能源和汽車動力源優(yōu)點:穩(wěn)定性好,已有商品生產(chǎn)缺點:用貴金屬作催化劑,價格高.(3)質子交換膜燃料電池(PEMFC)質子交換膜燃料電池(PEMFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:含水的質子交換膜工作溫度:60-80oC用途:汽車和潛艇等的動力源優(yōu)點:比能量和比功率高,壽命長,應用范圍廣缺點:對CO敏感,價格高,800美元/千瓦,而內燃機50美元/千瓦.氫源問題.(4)直接甲醇燃料電池(DMFC)直接甲醇燃料電池(DMFC)陽極:催化劑:Pt合金,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:含硫酸的質子交換膜工作溫度:60-80oC用途:可移動的小型電子儀器設備動力源優(yōu)點:比能量高,體積小問題:Pt對甲醇氧化電催化效率低,易被甲醇氧化中間產(chǎn)物毒化,甲醇會透過質子交換膜.(5)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)陽極:催化劑:Ni,燃料:氫陰極:催化劑:NiO,氧化劑:氧電解液:熔融碳酸鹽(NaCO3-LiCO3)工作溫度:600oC用途:發(fā)電站優(yōu)點:反應溫度高,不需貴金屬催化劑.可用含CO的燃料氣.壽命長.能量轉換率高,可達80%.問題:高溫下,電解液會腐蝕電極材料.壽命2萬小時,商業(yè)上要4萬小時.(6)固體氧化物燃料電池(SOFC)固體氧化物燃料電池(SOFC)陽極:催化劑:NiZrO2,燃料:甲烷,氫陰極:催化劑:NaCrO4等,氧化劑:氧電解液:ZrO2,CeO2等工作溫度:900oC用途:發(fā)電站優(yōu)點:不需貴金屬催化劑.壽命長.可用各種燃料氣.抗中毒能力強.能量轉換率最高,可達80%以上.問題:高溫下,密封困難,放大困難.價格高.5.PEMFC發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀(1)世界各國對世界各國對PEMFC的重視世界各國對的重視近十年來,近十年來,PEMFC技術的研究開發(fā)受到技術的研究開發(fā)受到許多國家的政府和跨國大公司的極大重視,許多國家的政府和跨國大公司的極大重視,已出現(xiàn)許多PEMFC電動車樣車.電動車樣車.已出現(xiàn)許多電動車樣車我國計劃,年奧運會期間,我國計劃,到2008年奧運會期間,將有我年奧運會期間國生產(chǎn)的燃料電池電動車會小批量,國生產(chǎn)的燃料電池電動車會小批量,示范性地行駛在街頭.性地行駛在街頭.年世博會期間,輛燃料電池公交到2010年世博會期間,20輛燃料電池公交年世博會期間輛燃料電池出租車,車,300輛燃料電池出租車,1000輛電動輛燃料電池出租車輛電動汽車以及一批燃料電池場地車和郵政車都將投入運行,屆時,上海將建成5座加氫將投入運行,屆時,上海將建成座加氫站來滿足這些車輛對氫燃料的需求對氫燃料的需求.站來滿足這些車輛對氫燃料的需求.(2)PEMFC商業(yè)化的問題商業(yè)化的問題(