化學與社會生活能源

關于化學與社會生活能源人類文明發(fā)端于火的利用煤炭的使用不僅延長了燃燒時間，而且為金屬的冶煉、蒸汽機的使用奠定基礎。石油化工使人類進入了現代社會未來的社會是核能社會第2頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

能源是人類文明進步的先決條件，它的開發(fā)和利用是衡量一種社會形態(tài)、一個時代、一個國家經濟發(fā)展、科技水平與民眾生活質量的重要標志。第3頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

隨著現代科學技術的高速發(fā)展和世界人口的快速增長，對能源的需求量越來越大，對能源質量的需求也越來越高，作為當今能源的主體的石油、天然氣、煤，都是不能再生的化石燃料，用去一點就會少一點。據科學家們估計，現在的化石燃料只能再維持幾十年時間；另一方面，世界新的技術革命帶動著許多新興工業(yè)蓬勃興起，新的生產體系必然要求改變能源系統，要求采用可再生的、分散的、多樣化的能源。因此，充分利用常規(guī)能源、開發(fā)新能源是解決世界能源危機的重要途徑，是當今世界各國共同追求之一，新能源必將成為世界新的產業(yè)革命的動力，成為未來世界能源系統的基礎，成為未來世界能源舞臺上的主角。第4頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

毫無疑問，化學在充分利用現有資源和開發(fā)新能源方面發(fā)揮著不可替代的作用。首先，通過化學手段能夠更好地利用化石燃料。其次，化學在開發(fā)新能源方面也發(fā)揮著重要作用，通過化學等方法開發(fā)的核能、氫能、太陽能等是極具前途的清潔能源。第5頁,共131頁，2024年2月25日，星期天能源概述各種能源簡介

主要內容第6頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

能源是指能為人類提供所需能量的自然資源，是指一切能量比較集中的含能體（如煤炭、天然氣等）和能量過程（如風、潮汐）

一、能源概述

1、何謂能源？第7頁,共131頁，2024年2月25日，星期天目前人類所能夠使用的能源形式第8頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

1、按來源分

來自地球以外輻射能、化石資源、生物質能、

(太陽能)

風能、海洋能

來自地球內部地熱能和核能

地球與月球、太陽等天體間有規(guī)律運動形成的能

潮汐能

2、按能源形成條件分：一次能源自然界中未經轉換可直接使用的能源如：原煤、石油、天然氣、流水、日光、草木二次能源

經過加工或轉換后獲得的能源如：汽油、煤油、柴油、電力、氫能、沼氣2、能源分類第9頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

3、按能源可否反復利用分：

可再生能源

水力、風、草木燃料、海洋能

非再生能源化石燃料（煤、石油、天然氣）

4、按能源利用狀況分：

常規(guī)能源是指已被廣泛利用的能源（柴草、煤炭、石油、水力等）

新能源是指利用先進技術所獲得的能源或指采用先進的技術開發(fā)利用傳統的能源（太陽能、核能、氫能、生物質能、海洋能、地熱能、煤氣、水煤漿）

能源的分類5、世界能源委員會將能源分為：固體燃料、液體燃料、氣體燃料、水能、電能、太陽能、生物質能、風能、核能、海洋能和地熱能等類型。其中，前三種又稱化石燃料或化石能源。第10頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

加熱大氣加熱海洋光電轉換光熱轉換風能潮汐能海浪能海流能海水溫差能水能古生物固定的太陽能人工利用太陽能光合作用煤炭石油天然氣生物質能太陽輻射太陽能的利用方式圖

在目前人類所使用的能源中，絕大部分都來自太陽能，太陽能的利用方式多種多樣。

能源的分類第11頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

1、

化學能向電能轉化

2、

太陽能轉化為熱能、電能所需的蓄熱材料、光電材料

3、

核能轉化為電能：核燃料的提純、富集——化學處理過程核廢料的萃取分離反應堆結構材料、元件、包殼材料的防護水的純化

4、化石燃料的充分利用

5、生物質能利用效率的提高3、能源轉換中的化學第12頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

裂變能太陽能熱利用技術大規(guī)模電力系統高效燃燒技術核能的利用20世紀能源科學技術成就聚變能放射能大容量風力發(fā)電技術能源軟科學第13頁,共131頁，2024年2月25日，星期天21世紀能源科學技術發(fā)展方向燃料電池核聚變能氫能太陽能發(fā)電利用生物質能的高效和清潔利用技術分散能源系統技術能源軟科學第14頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

二、化石燃料

當代工業(yè)的糧食—煤炭當代工業(yè)的血液—石油最清潔的化石燃料—天然氣第15頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

煤炭大約在5000年前，人類曾把煤炭作為裝飾品。煤炭是世界上儲存量最豐富的化石燃料之一。世界上煤的總儲存量約為13萬億噸。我國探明的煤炭可采儲存量為7300多億噸，居世界第一，占世界總儲量的45.7%。我國也是世界第一產煤和用煤大國。你知道嗎？第16頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

煤是由古生的植物隨著地殼變動被埋入地下，經過數億年的地熱高溫、高壓和細菌作用逐漸演化形成的可燃性固體礦物。從本質上說煤炭中所含的化學能是植物通過光合作用從太陽光轉化而來的。煤的形成

采煤第17頁,共131頁，2024年2月25日，星期天世界煤炭的儲備和分布

第18頁,共131頁，2024年2月25日，星期天中國煤炭的儲備和分布

第19頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

根據煤化程度的不同將煤大致分為泥煤、褐煤、煙煤和無煙煤，其含碳量逐漸升高，燃燒熱值也之間遞增。我國原煤產量以煙煤為主。

煤的種類泥炭褐煤煙煤無煙煤四種煤的形成過程第20頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

煤是一種具有高碳氫比的復雜混合物，其主要成分是碳和氫，還有少量的氧、氮、硫等。分子式：C125H97O9NS成分：C84.3%H5.1%O7.5%N1.5%S1.6%

水分、揮發(fā)物、無機物灰分

煤中的氫并非都可以燃燒，和C、S、P結合的氫可以燃燒

煤的組成與結構第21頁,共131頁，2024年2月25日，星期天煤的現代結構模型基本結構單元：由數十個五元環(huán)和六元環(huán)組成的稠環(huán)化合物煤粒的核心部分：“瀝青類”或“樹脂類”高分子化合物第22頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

煤的化學加工與轉化第23頁,共131頁，2024年2月25日，星期天1、煤炭直接作為燃料存在的問題：環(huán)境污染、燃燒率低2、加工的目的：除去所含S、N和無機物——解決環(huán)境污染問題降低分子量提高氫含量——提高使用價值3、加工與轉化的方式煤的干餾煤的氣化煤的液化水煤漿第24頁,共131頁，2024年2月25日，星期天煤的氣化門捷列夫的暢想1、水煤氣將空氣通過裝有灼熱的焦炭的塔柱，會發(fā)生放熱反應：C（s）+O2（g）==CO2（g）△H=-393.5kJ·mol-1放出的大量熱量可使焦炭的溫度上升到約1500℃。切斷空氣，將水蒸氣通過灼熱的焦炭，發(fā)生下列反應：C（s）+H2O（g）==CO（g）+H2△H=-131.3kJ·mol-12、合成氣將純氧氣和水蒸氣在加壓下通過灼燒的煤，可使煤中的苯酚等揮發(fā)出來，并生成一種氣態(tài)混合物燃料，其體積分數為：40%H2、15%CO、15%CH4、30%CO2。第25頁,共131頁，2024年2月25日，星期天煤的液化

以煤炭為原料，通過化學加工過程，生產油品和石油化工產品。主要有兩種方式：直接液化：將煤炭先磨成煤粉，然后與溶劑（煤焦油）、催化劑混合為漿狀物，在溫度為673-773K，壓力為（100～300）×（100～

1000）Pa下加氫直接生產重質液體燃料。一般二、三噸煤粉可得一噸液化油。間接液化：將煤粉先氣化成CO和H2，然后用高壓催化合成液體燃料。第26頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

是把煤在隔絕空氣的密閉煉焦爐內加熱，隨著溫度升高，煤中的有機物質逐漸開始分解，得到氣態(tài)的爐煤氣、液態(tài)的煤焦油和固態(tài)的焦炭。煤焦油中有很多苯、甲苯、二甲苯、酚類、萘等，是寶貴的化工原料。煤的干餾第27頁,共131頁，2024年2月25日，星期天煤干餾的主要產物和用途第28頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

所謂一碳化學是指以分子中只含一個碳原子的化合物（如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇等）為原料，用化工的方法制造產品的化學體系的總稱。廣義的一碳化學，不僅包括上述四種化合物，還包括如甲醛、甲酸、氫氰酸、甲胺、二氟二氯甲烷等的制造及其衍生物的合成。但當今世界上，通常一碳化學的范疇，主要是指一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇四種物質所涉及的有關內容。另外，由于甲烷屬于天然氣化學；二氧化碳雖然是一種取之不盡，用之不竭的氣體，但人們對它的研究還不夠，化工上的應用并不多；同時甲烷、二氧化碳及甲醇都可由一氧化碳制造，故狹義的一碳化學就是指一氧化碳化學，或稱合成氣（CO＋H2）化學。

拓展視野—一碳化學何謂一碳化學？第29頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

近幾年來，利用合成氣能夠生產的化工產品不下30～40種，我國正在開發(fā)的也有20～30種。關于利用合成氣合成燃料的動向，主要是合成甲醇，再由甲醇生產汽油。同時甲醇也是一種廉價的化工原料。對一碳化學的研究有催化法和放射線法。放射線的特點是可以在常溫常壓下進行，但需依賴于電子加速器的進步。目前研究一碳化學多用催化法，并且一些產品已投產。第30頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

石油

我國對石油的開發(fā)利用有著悠久的歷史。早在2000多年前，我們的祖先就在現陜西的延安一帶發(fā)現了石油，并將其稱為石漆、石液、石脂水、石腦油、猛火油等。到宋代，著名的科學家宋應星在《天工開物》一書中提出了“石油”一詞，并一直沿用至今。在古代，石油主要用于點燈照明，也用于制造藥物，有時還用它作“武器”。相傳在北周宣政元年（公元前578年），北周軍隊在河西走廊西部的祿?？h，曾用燃燒的“石脂水”作武器打敗了入侵的突厥軍隊。自從1883年發(fā)明了汽油發(fā)動機和1893年發(fā)明了柴油機以來，石油的身價倍增，并獲得了“工業(yè)血液”的美稱。你知道嗎？第31頁,共131頁，2024年2月25日，星期天石油的形成

石油是遠古時代沉積在海底湖泊中的動植物的遺體，在海洋條件作用下經過千百萬年的漫長轉化過程而生成。水中生物的遺骸下沉而埋沒于地下第32頁,共131頁，2024年2月25日，星期天因地熱或地壓等作用變成石油石油大多集中在沙巖之類孔隙較多的巖石層中第33頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

從地下采出來的石油，沒有經過加工提煉成各種產品以前通稱為原油。原油是一種粘稠狀的液體

管道原油

原油最直觀的物理性質就是豐富多彩的顏色，由淺到深有白色、淡黃色、褐色、黑綠色以至黑色。第34頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

石油的成分與結構

石油是多種碳氫化合物的混合物，主要是烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和烯烴，以及少量的有機硫化物、有機氮化物、水分和礦物質等。根據石油中所含碳氫化合物的種類不同，可將石油分為四大類：石蠟基石油環(huán)烷基石油中間基石油芳香基石油第35頁,共131頁，2024年2月25日，星期天世界石油資源分布極不平衡：中東地區(qū)擁有全球63.3%的石油儲量歐洲和中亞占9.2%非洲地區(qū)石油儲量占全球的8.9%拉丁美洲和中美洲占8.9%北美地區(qū)占5.5%東南亞和大洋洲占4.2%

石油資源的分布第36頁,共131頁，2024年2月25日，星期天我國石油分布第37頁,共131頁，2024年2月25日，星期天海上油井克拉瑪依油田大慶油田第38頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

石油的加工

原油是由多種碳氫化合物組成的，直接利用的途徑很少。將石油加工成不同的產品，則能充分發(fā)揮其效能。把預處理后的原油送到煉油廠進行分餾加工，能夠生產出汽油、煤油、柴油、潤滑油及瀝青等具有不同用途的產品，這是石油“大家庭”的第一次“分家”。

第39頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

另外，人們還想方設法把一些不盡人意的分子轉變成燃燒情況良好的分子，例如，用催化裂解的方法把大分子裂解成小分子，用催化重整的方法改變分子結構等。這樣做的目的在于得到效果更佳的燃料。石油不僅是重要的燃料資源，還是一種寶貴的化工原料，石油化工就是以它為母體發(fā)展起來的。石油化學工業(yè)以石腦油等石油產品為原料，首先經裂解轉化為乙烯、丙烯、丁烯等，然后進一步精加工成為聚烯烴及一些重要的精細化工原料。我國石油化學工業(yè)推向了一個新水平，并跨入了世界先進行列。第40頁,共131頁，2024年2月25日，星期天石油分餾以及產品示意圖第41頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

車用汽油

汽油在發(fā)動機中正常燃燒時，火焰的傳播速度約為30-70m·s-1。但當混合氣已燃燒2/3-3/4時，未燃燒的混合氣中產生了高度密集的過氧化物，它的分解使混合氣中出現了許多燃燒中心，燃燒速率猛增，產生強大的壓力脈沖，火焰的傳播速率可達800-1000m·s-1。這種情況下汽缸內產生清脆的金屬敲聲，這種燃燒就是爆燃。汽油的抗爆性與組成汽油的烴類有關。正構烷烴隨碳原子數增多抗爆性降低，異構烷烴隨支鏈的增多抗爆性升高，環(huán)烷烴抗爆性居中，而芳香烴及其衍生物抗爆性較高。為了提高汽油的抗爆性，常向汽油中添加抗爆劑。四乙基破壞生成的過氧化物，但會生成硬質的PbO顆粒，它會沉積在燃燒室，因而要同時加入一定量的導出劑溴乙烷（或二溴乙烷），使PbO

轉化為PbBr2。目前，很多國家已禁止使用含鉛汽油，現在的抗爆劑多采用甲基叔丁基醚。第42頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

不同的標號指的是此標號汽油辛烷值的大小，汽油的標號越高，辛脘值含量越高，越不容易發(fā)生爆燃。應根據發(fā)動機的壓縮比選用汽油，壓縮比高的車輛應該選用高標號汽油，從而保證在發(fā)動機不發(fā)生爆燃的情況下動力輸出最佳、成本最低。壓縮比是指發(fā)動機氣缸的總容積與燃燒室容積之比。壓縮比是發(fā)動機的一個非常重要的結構參數，壓縮比高，動力性好、熱效率高，車輛加速性、最高車速等會相應提高。通常，壓縮比在7.5～8.0應選用90號車用汽油；壓縮比在8.0～8.5應選用90號～93號車用汽油；壓縮比在8.5～9.5應選用93號～95號車用汽油；壓縮比在9.5～10應選用95號～97號車用汽油。車主應嚴格按發(fā)動機不同的壓縮比，選用相應標號的車用汽油，才能使發(fā)動機發(fā)揮出最佳的效能。第43頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

丙烷、丙烯和丁烷、丁烯（液化氣）是瓶裝煤氣的主要成分，能用適當的壓力和冷凍使之液化。因為丙烷比丁烷更易揮發(fā)，所以在北方使用的瓶裝煤氣含有較多的丙烷，而在南方使用的瓶裝煤氣含有較多的丁烷。將重油、柴油與氫氣混合在高壓催化下反應，可制得合成石油，進一步加工可得到汽油和高級汽油。你知道嗎？開采石油通常采用鉆井的方法，一部分用于注水，一部分用于采取石油。第44頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

石油植物亦稱植物能源，在一些植物體內含有跟石油差不多的液體燃料。如巴西熱帶森林的“香波樹”，只要在樹上挖個洞，油就會流出來。美國的“黃鼠草”及西海岸的巨型藻，澳大利亞的叢粒藻等也都能提煉出石油。

拓展視野—石油植物第45頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

既然花生油、菜籽油、玉米油、桐油、豆油可以在地里“種”出來，為什么石油就不能“種”出來呢？美國化學家卡達文是位諾貝爾獎獲得者，他就相信石油可以“種”出來。1987年他到處尋找能生產石油的植物，功夫不負有心人，他終于發(fā)現了許多能“擠”出石油來的植物?？ㄟ_文在尋找到能“生產”石油的植物后，就開始選種和育種，并在美國加利福尼亞種了大約6畝地的“石油”樹，一年中竟收獲了50t石油，卡達文“種”石油的成功，激起了一股研究和尋找石油樹的熱潮。現在美國成立了一個石油植物研究所，專門研究能流出石油的植物。現在，可以生產石油的植物越來越多，在菲律賓發(fā)現一種能產石油的胡桃，一年可收兩季。在巴西有一種喬木高達30多米，直徑最大有1m，在這種喬木上打一個洞，一小時就能流出7Kg石油來。美國加利福尼亞大學還用遺傳技術培養(yǎng)了一種石油植物，這種植物乳汁中的成分和天然礦物石油的成分很相似。從這種乳汁中可以提煉出汽油、煤油和許多副產品。石油也可以“種出來”，將為緩和能源短缺的緊張局面起到重要作用。小故事第46頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

天然氣

天然氣是一種優(yōu)質的氣體燃料和重要的化工原料。我國是世界上最早開采和利用天然氣的國家，早在公元前221年，我國就在四川省自流井氣田鉆成深約100m的天然氣井。天然氣是世界上第三大貿易燃料，占全球能源消費總量的23%，是消費需求增長速度最快的能源。第47頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

天然氣雖在組成上也是以碳氫化合物為主要成份，但其生成條件比石油更多樣化。天然氣從淺到深都能生成；天然氣可由浮游的動、植物生成，也可由高等植物生成；天然氣有有機成因，也有無機成因。第48頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

可燃冰是一種天然氣水合物，是水和天然氣在中高壓和低溫條件下混合時產生的無色透明的冰狀晶體，點燃即可燃燒。

拓展視野—可燃冰第49頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

天然氣水合物是一種籠型水合物，屬于主客體化合物。水分子間以氫鍵相互吸引構成籠子作為主體，甲烷作為客體居于籠中，以范德華力與水分子相互作用而形成籠型水合物。五角十二面體五角六角是六面體籠形水合物的結構圖

可燃冰的結構第50頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

能量密度高。每1立方米的固體水合物可釋放164立方米左右的甲烷氣體。

雜質少，無污染。燃燒后幾乎不產生有害氣體和雜質，是一種清潔能源。

形成條件復雜。第一溫度不能太高，第二壓力要足夠大，第三要有甲烷氣源。

分布廣，資源豐富。海底可燃冰分布范圍約4000萬km2，其儲量夠人類使用1000年。

可燃冰的特點第51頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

可燃冰其一是分布在各大陸向海延伸的大陸邊緣水深超過300～500m的有利地帶，且其大多數處于海底以下100～200m的深層沉積地層中。二是分布在高緯度永久凍土層帶。

可燃冰的開采

目前考慮的開采方案有幾種：解熱法和降壓法；還有科學家提出將核廢料埋入地底，利用核輻射效應使其分解；另外還有一個新的設想，即“置換法”。

由于甲烷對環(huán)境破壞作用，所以可燃冰又是一種危險的燃料。除此之外，可燃冰開采還可能會造成大陸架邊緣動蕩，引發(fā)海底塌方并導致災難性的海嘯，第52頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

三、生物質能的開發(fā)利用

生物質從廣義上說是指綠色植物通過光合作用產生的各種有機物。這些有機物為生物提供了食物，提供了各種各樣的原料和能量。因此從某種意義上說，綠色植物是巨大的天然能源倉庫。第53頁,共131頁，2024年2月25日，星期天生物質能源產量巨大，生生不息。生物質能源潔凈，環(huán)保。生物質能源具有穩(wěn)定的可獲得性。生物質與化石燃料具有兼容性。油棕油菜

用油菜等油料作物，油棕等油料林木果實，可制得生物柴油。

生物質能源的特點第54頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

目前生物質能的利用大多是直接燃燒。然而直接燃燒薪柴，能源利用率太低，僅10％。近幾十年，人們對生物質能源的利用模式進行了廣泛的基礎研究。大體分為兩個方面：一是由含糖類較多的作物中提取酒精或甲醇，二是制造沼氣。這都和發(fā)酵有關，因此現代綠色能源的概念不只是指薪柴了，它包括植物本身，以及從植物、動物衍生物經發(fā)酵工藝所提取的能源。

生物質能源的開發(fā)乙醇汽油多品種原料生物柴油集成生產裝置第55頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

專家們斷言，垃圾發(fā)電在21世紀將成為能源市場的一名新主角。城市垃圾資源十分豐富，且蘊藏著大量二次能源物質。通常城市生活垃圾中的灰渣，可燃物占27%，發(fā)熱值8734KJ／Kg；菜類可燃物占23.5％，發(fā)熱值5524KJ／Kg；紙類可燃物占84.4％，發(fā)熱值15794KJ／Kg；塑料可燃物占88%，發(fā)熱值37450KJ／Kg。綜合起來，大約2t垃圾燃燒的熱量就相當于1t煤燃燒時所發(fā)出的熱量，1t垃圾可產生525KW的電能。利用垃圾最經濟有效的方法就是利用垃圾發(fā)電。當前有多種途徑。一種是利用城市垃圾填埋制取沼氣，進行發(fā)電；而更主要的是將垃圾用焚燒爐燃燒的余熱進行發(fā)電；再就是將垃圾制取成固體燃料直接燃燒進行發(fā)電。

垃圾發(fā)電第56頁,共131頁，2024年2月25日，星期天2007年6月20日拍攝的垃圾發(fā)電廠的主控室。6月20日，江蘇省最大的垃圾發(fā)電廠――蘇州市生活垃圾焚燒發(fā)電廠正式并網發(fā)電。這個垃圾焚燒發(fā)電廠投資5.3億元，耗時兩年建設完成，日處理生活垃圾1000噸左右，占到蘇州城市日產生生活垃圾總量的近50%，日發(fā)電量達25萬千瓦時。第57頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

四、化學電池

電池是由電極、電解池、隔離層和容器等四個部分組成。第58頁,共131頁，2024年2月25日，星期天1799年，伏打（Volta.A.）據此設計出了現在被稱為伏打電池的裝置1836年，丹尼（Daniell）發(fā)明了世界上第一個實用電池。1866年，電化學家勒克朗謝以鋅為負極，二氧化錳為正極，氯化銨溶液作電解質，這是電池發(fā)展的重大轉折。以后，蓋斯南將淀粉加入氯化銨中制成糊狀電解質，從此，鋅錳電池成了“干電池”。1904年愛迪生用氫氧化鈉(燒堿)溶液代替硫酸，用鎳、鐵代替鉛，制成世界上第一臺鎳鐵堿電池。它的供電時間相當長，在當時可以算是“老壽星”了。你知道嗎?第59頁,共131頁，2024年2月25日，星期天鋅錳干電池：負極是鋅做的圓筒正極是一根碳棒，周圍被二氧化錳、碳粉和氯化銨的混合劑包圍。

原電池第60頁,共131頁，2024年2月25日，星期天干電池發(fā)電時反應如下：負極：Zn-2e-=Zn2+正極：2NH4++MnO2+2e-=2NH3+MnO+H2O電池反應:Zn+2NH4Cl+MnO2=ZnCl2+2NH3+

MnO+H2O

使用過程中，負極鋅筒逐漸消耗以致穿漏，正極處的MnO2的活性逐漸衰減，最后干電池不再供電而失效。第61頁,共131頁，2024年2月25日，星期天內部構造外部構造

蓄電池

蓄電池又稱二次電池，可以通過充電使活性物質再生。蓄電池的兩極均以鉛板為骨架，正極鉛板上是二氧化鉛，負極鉛板上是海綿狀鉛。第62頁,共131頁，2024年2月25日，星期天蓄電池放電時發(fā)生下列反應：負極(Pb):Pb+SO42--2e-=PbSO4正極(PbO2):PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O總反應:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

電池充電時發(fā)生與上述反應相反的反應電動自行車第63頁,共131頁，2024年2月25日，星期天鋰電池自行車

鋰電池

鋰電池分為一次電池和二次電池兩類，照相機等耗電量較低的電子產品中主要使用不可充電的一次鋰電池，而攝像機、數碼相機、手機及筆記本電腦等耗電量較大的電子產品中則使用可充放電的二次鋰電池。第64頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

鋰離子電池目前有液態(tài)鋰離子電池(LIB)和聚合物鋰離子電池(PLIB)兩類。其中，液態(tài)鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正、負極的二次電池。正極采用鋰化合物LiCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，負極采用鋰—碳層間化合物LixC6。充電時，在電場的驅動下鋰離子從正極材料中脫出，經過電解質，插入到負極中。放電時，過程正好相反，即鋰離子返回正極中，電子則通過了用電的電子產品中并為之供電。第65頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

聚合物鋰離子電池的原理與液態(tài)鋰相同，主要區(qū)別是電解液與液態(tài)鋰不同。電池主要的構造包括有正極、負極與電解質三項要素。所謂的聚合物鋰離子電池是說在這三種主要構造中至少有一項或一項以上使用高分子材料做為主要的電池系統。而在目前所開發(fā)的聚合物鋰離子電池系統中，高分子材料主要是被應用于正極及電解質。正極材料包括導電高分子聚合物或一般鋰離子電池所采用的無機化合物，電解質則可以使用固態(tài)或膠態(tài)高分子電解質。聚合物鋰離子工藝中沒有多余的電解液，因此它更穩(wěn)定，也不易因電池的過量充電、碰撞或其他損害、以及過量使用而造成危險情況。第66頁,共131頁，2024年2月25日，星期天豐田全新概念環(huán)保車，它的發(fā)動原理是以氫氧結合產生電力，排放物僅僅是水。

燃料電池

燃料電池是一種把儲存在燃料和氧化劑中的化學能高效、環(huán)境友好地按電化學原理轉化為電能的能量轉換裝置，也是一種新型的無污染、無噪音、大規(guī)模、大功率和高效率的汽車動力。第67頁,共131頁，2024年2月25日，星期天燃料電池的原理

燃料電池是一種電化學裝置，其組成與一般電池相同。不同的是燃料電池的正、負極本身不包含活性物質，只是個催化轉換元件。第68頁,共131頁，2024年2月25日，星期天氫氧燃料電池原理圖第69頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

氫氧燃料電池工作時向負極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（空氣或氧氣）。氫在負極解離成H+和電子，H+進入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極，用電的負載就接在外部電路中。在正極上，氧與電解液中的氫離子獲得經外電路抵達正極上的電子而形成水。氫氧燃料電池原理第70頁,共131頁，2024年2月25日，星期天燃料電池的種類

燃料電池按照電解質類型分為五種堿性燃料電池(AFC)磷酸型燃料電池（PAFC）熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC)固體氧化物型燃料電池(SOFC)質子交換膜燃料電池(PEMFC)第71頁,共131頁，2024年2月25日，星期天第72頁,共131頁，2024年2月25日，星期天燃料電池的優(yōu)點能力轉換效率高（節(jié)省燃料資源）污染小，噪音低高度可靠氫電動車第73頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

鋅銀電池主要優(yōu)點是比能量高，是鉛蓄電池的3～4倍。適宜于大電流放電的鋅銀電池應用于軍事、航空、移動的通信設備、電子儀器、人造衛(wèi)星和宇宙航行等方面。制成鈕扣式微型的鋅銀電池應用于電子手表、助聽器、計算機和心臟起搏器等。

鋅銀電池第74頁,共131頁，2024年2月25日，星期天鈕扣式鋅銀電池

常見的鈕扣電池為銀鋅電池，它用不銹鋼制成一個由正極和負極蓋組成的小圓盒，盒內靠正極殼一端填充由Ag2O和少量石墨組成的正極活性材料，負極蓋一端填充鋅汞合金作負極活性材料，電解質溶液為濃KOH，溶液兩邊用羧甲級纖維素作隔膜，將電極與電解液分開。一粒鈕扣電池的電壓達1.59V，安裝在電子表里可使用兩年之久。負極：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-總反應：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag第75頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

筆記本電腦中的鋰離子電池在一些情況下，可能會爆炸起火。鋰電池內有加壓的容器，裝著含有高度可燃性的液體，同時又含有強力的氧化劑。2007年人們已發(fā)明了一種由銀跟鋅構成，不會爆炸的電池。電池里面的材料--大部分是鋅、鋅離子與水--并不會起火，使用這類電池的筆記本電腦可以支撐十小時，比鋰電池更長。

第76頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

美國電池開發(fā)商ZPower近日在美國加利福尼亞州舊金山市舉行的個人電腦開發(fā)商會議上展出面向筆記本電腦和手機的全新結構充電電池。此次開發(fā)的是正極采用銀、負極采用以鋅為主的復合高分子材料的充電電池。隔板也使用了自主開發(fā)的材料。由于電解液沒有使用有機類溶媒，所以ZPower表示，與鋰離子充電電池相比，該電池起火的危險性很低。單位體積的能量密度方面，目前的試制品為550Wh/L左右，與現有的鋰離子充電電池相近。該公司計劃將這一能量密度提高到650Wh/L左右，并于2008年中期前后量產供貨。第77頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

目前常用的太陽電池是由硅制成的，一般是在電子型單晶硅的小片上用擴散法滲進一薄層硼，以得到PN結，然后再加上電極。當日光直射到滲了硼的薄層面上時，兩極間就產生電動勢。這種電池可用作人造衛(wèi)星上儀器的電源。除硅外，砷化鎵也是制作太陽電池的好材料。

太陽電池第78頁,共131頁，2024年2月25日，星期天P型半導體的形成第79頁,共131頁，2024年2月25日，星期天N型半導體的形成第80頁,共131頁，2024年2月25日，星期天PN結第81頁,共131頁，2024年2月25日，星期天第82頁,共131頁，2024年2月25日，星期天第83頁,共131頁，2024年2月25日，星期天納米晶化學太陽能電池

陽極：染料敏化半導體薄膜（TiO2膜）

陰極：鍍鉑的導電玻璃

電解質：I3-/I-染料分子吸收太陽光能躍遷到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，電子快速注入到緊鄰的TiO2導帶，染料中失去的電子則很快從電解質中得到補償，進入TiO2導帶中的電于最終進入導電膜,然后通過外回路產生光電流。納米晶TiO2太陽能電池的優(yōu)點是成本低，工藝簡單，性能穩(wěn)定，壽命能達到20年以上。第84頁,共131頁，2024年2月25日，星期天染料敏化TiO2太陽能電池的手工制作

(1)先把二氧化鈦粉末放入研缽中與粘合劑進行研磨(2)用玻璃棒緩慢地在導電玻璃上進行涂膜第85頁,共131頁，2024年2月25日，星期天(3)把二氧化鈦膜放入酒精燈下燒結10～15分鐘，然后冷卻第86頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

把新鮮的或冰凍的黑梅、山梅、石榴籽或紅茶，加一湯匙的水并進行擠壓，然后把二氧化鈦膜放進去進行著色，大約需要5分鐘，直到膜層變成深紫色，如果膜層兩面著色的不均勻，可以再放進去浸泡5分鐘，然后用乙醇沖洗，并用柔軟的紙輕輕地擦干。利用天然染料為二氧化鈦著色第87頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

由染料著色的TiO2為電子流出的一極（即負極）。正電極可由導電玻璃的導電面（涂有導電的SnO2膜層）構成，利用一個簡單的萬用表就可以判斷玻璃的那一面是可以導電的，利用手指也可以做出判斷，導電面較為粗糙。如圖所示，把非導電面標上‘+’，然后用鉛筆在導電面上均勻地涂上一層石墨。

制作正電極

第88頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

利用含碘離子的溶液作為太陽能電池的電解質，它主要用于還原和再生染料。如圖所示，在二氧化鈦膜表面上滴加一到兩滴電解質即可。

加入電解質第89頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

組裝電池

把著色后的二氧化鈦膜面朝上放在桌上，在膜上面滴一到兩滴含碘和碘離子的電解質，然后把正電極的導電面朝下壓在二氧化鈦膜上。把兩片玻璃稍微錯開，用兩個夾子把電池夾住，兩片玻璃暴露在外面的部分用以連接導線。這樣，你的太陽能電池就做成了。第90頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

據1975年的報道，國外對第一個原子電池進行了測試。這個可輸出20W、質量為1398Kg的原子電池已沉入北海海底，向鄰近的海洋測量站供電。這種電池密封在長84cm、直徑69cm、鉛外壁厚10cm的圓柱體中。它的核心部分是鍶90。當鍶衰變時，產生了相當于300W的熱能，然后通過熱電發(fā)生器將熱能轉化為電能。最后輸出的電功率是20W，電壓28V。據稱這種原子電池不需維護，至少可用5年，估計可用到10年。

原子電池第91頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

納米電池即用納米材料（如納米MnO2、LiMn2O4、Ni(OH)2等）制作的電池，納米材料具有特殊的微觀結構和物理化學性能。目前國內技術成熟的納米電池是納米活性碳纖維電池。主要用于電動汽車，電動摩托，電動助力車上。該種電池可充電循環(huán)1000次，連續(xù)使用達10年左右，且充電一次只需20分鐘左右，平路行程達400Km，重量在128Kg，已經超越美日等國的電池汽車水平。

納米電池第92頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

微生物電池是用微生物的代謝產物，做電極活性物質，從而獲取電能。21世紀是人類飛向宇宙的時代，在宇宙飛船這樣的封閉系統中，排泄物的處理是必須解決的問題。美國宇宙航行局設計了一種一舉兩得的解決方案：用一種芽抱桿菌處理尿，使尿酸分解而生成尿素，在尿素酶的作用下分解尿素產生氨。氨用做電極活性物質，在鉑電極上產生電極反應，組成了翱翔太空的理想的微生物電池。在宇航條件下，每人每天如果排出22g尿，就能夠獲得47W的電力。

微生物電池第93頁,共131頁，2024年2月25日，星期天更多地向太陽索取-太陽能的利用太陽能的流向

了解太陽能第94頁,共131頁，2024年2月25日，星期天太陽能能量流向示意圖第95頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

太陽能即太陽輻射，是太陽內部連續(xù)不斷的核聚變反應過程產生的能量。可分為三個區(qū)：紫外區(qū)、可見光區(qū)和紅外區(qū)。太陽光譜圖第96頁,共131頁，2024年2月25日，星期天1、光電轉換：把太陽能直接轉換成電能，利用的是光生伏打效應。太陽能電池太陽能發(fā)電站

利用光照射在半導體材料上產生電子空穴對，在PN結上產生光電壓和光電流，實現光電裝換。太陽能電池計算器

有太陽能電池陣列、貯能蓄電池、防反充二極管、充電控制器及逆變器、測量設備等組成。太陽能發(fā)電站

太陽能的利用方式第97頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

太陽能電池板國際空間站展開新太陽能電池板德國建立最大的太陽能發(fā)電站第98頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

一種典型的太陽能電池是單晶硅太陽能電池。1954年最先出現的這種太陽能電池，能把接受到的太陽能的6％轉換成電能，接近蒸汽機的效率。目前的轉換效率已達18％。單晶硅太陽能電池的性能穩(wěn)定，轉換效率高，體積小，重量輕，很適合作太空航天器上的電源。目前，美國發(fā)射的近千顆衛(wèi)星中，有95％都采用單晶硅太陽能電池作為能源?？墒菃尉Ч杼柲茈姵刂谱鞒杀靖撸瑑r格昂貴，很難普及。

1975年以后，無定型半導體材料發(fā)展起來，它有希望成為比單晶硅更理想的太陽能電池材料。如美國能量轉換公司制成了一種硅—氟—氫無定形合金半導體，用這種材料做成太陽能電池，既有單晶硅電池工作性能穩(wěn)定、轉換效率高的優(yōu)點，又有無定形硅成本低的長處。它們轉換效率最高可以達到25％。因它發(fā)出的電價格便宜，和火力發(fā)電價格不相上下，為太陽能電池的地面應用展示了光明的前景。

發(fā)展太陽能光電池第99頁,共131頁，2024年2月25日，星期天2、光熱轉換：把太陽能直接轉換成熱能低溫熱利用包括地膜、塑料大棚以及干燥器、蒸餾、供暖、太陽能熱水系統等。中溫熱利用包括空調制冷、制鹽以及其它工業(yè)用熱。高溫熱利用包括聚焦形太陽灶、焊接機和高溫爐等。

太陽能的利用方式太陽能熱水器第100頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

利用幾千塊平面鏡能把太陽光反射到巨大的聚焦鏡上，再將光聚焦到太陽灶的工作區(qū)域，利用焦點處產生的高溫來發(fā)電和作其他用途。我國西藏拉薩市有“日光城”之稱，根據這個原理，在許多賓館、機關單位屋頂上都有這種小型“太陽灶”。一個小型“太陽灶”便能基本保證家庭或賓館的供熱需求。這種方法在日光充足的地方可用。在日光照射不穩(wěn)定的地方實用價值不高。

建立太陽能聚光器第101頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

科學家們發(fā)現，某些化學物質受日光的照射后能吸收光能而暫時改變化合物本身化學結構，在一定條件下，它又能放出熱量而回復到原來的結構。這種儲能材料的發(fā)現比在屋頂安裝集熱器，用加熱水的方法來取暖更先進得多了。只是目前儲能材料的儲能指標還不高，所以還不能大規(guī)模推廣應用。

發(fā)展收集太陽能的儲能材料第102頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

第一次海灣戰(zhàn)爭期間，由于海灣地區(qū)的高溫和陽光照射，使艦船甲板表面溫度達到60°C以上。持續(xù)高溫使美軍參戰(zhàn)官兵消耗極大，美軍即緊急要求國內提供降溫服裝，Triangle公司很快研究制成了一種含有相變材料大膠囊的茄克，部分解決了甲板士兵的降溫問題。這種茄克經過改進于2001年用于海軍陸戰(zhàn)隊的三防服。該茄克可在40°C的氣溫下保持服內舒適達1~2小時，并且很容易再生，有效延長了美軍作戰(zhàn)部隊在酷熱條件下的戰(zhàn)地值勤時間。美國軍方還利用該原理制成了溫度調節(jié)織物，在海軍低溫干式潛水服、空軍防寒抗浸服、防紅外隱身服裝和陸軍士兵保溫靴襪等方面使用，具有良好的保溫或降溫效果。

你知道嗎？第103頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

人造能源湖的故事

大約19世紀末，羅馬尼亞特蘭西瓦地區(qū)的一名醫(yī)生發(fā)現，該地的小湖一到冬天，湖面就結出冰層，但在冰下的深處，湖水的溫度卻高達60℃。20世紀初，匈牙利物理學家凱萊辛斯基也發(fā)現，邁達夫湖在夏末時，湖深1.32米處的溫度高達70℃。經過研究發(fā)現，這些湖泊中的水都含有鹽，而且湖泊中不同深度的水的含鹽量不同。60年代初，以色列在死海海岸建造了一座625m2的人工小湖，在太陽的照射下，在80cm深處的水溫達到了90℃。70年代末，以色列又建造了一個2.5m深、面積有7000m2的人工鹽水湖，用它來收集太陽的熱量使湖水加熱，再用熱水來發(fā)電，功率達150KW。1990年，意大利阿吉普公司在瑪格麗塔·迪薩沃亞的鹽田中，也建造了一個收集太陽能的鹽水湖，可使湖水溫度達到90℃。在這個太陽能湖的湖面上，還有一個巨大的聚光板，用來增加收集陽光的熱量。意大利的一位叫贊格拉多的女科學家建造了一個小型的太陽能鹽水湖，使鹽水湖的溫度達到了105℃。利用太陽能加熱的人工湖可以直接用來取暖，也可以用來發(fā)電。

你知道嗎？第104頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

巧用太陽能淡化海水

1991年海灣戰(zhàn)爭中，伊拉克雖然失敗了，但戰(zhàn)爭結束時，伊拉克軍隊在撤離科威特之前，把科威特的大部分海水淡化工廠破壞得一塌糊涂，使科威特人陷入了無淡水飲用的恐慌之中。法國南錫化學工程科學實驗室的化學家皮埃爾·利·戈夫，經過多次失敗，終于設計出一種非常小巧輕便的太陽能海水淡化裝置。它有一個盛海水或咸水的桶，桶里的水靠自身的重力向下流到幾塊彼此垂直平行相隔4cm安放的鋁板旁邊，太陽光透過透明的乙烯塑料板照射到鋁板上，為了有效利用陽光，還有一面可調整角度的反射鏡，使陽光垂直照射到鋁板。第一塊鋁板可以被陽光加熱到94℃，于是在這塊鋁板旁邊懸掛的細紗布上的海水很快蒸發(fā)變成水蒸氣。水蒸氣穿過4cm的間隔遇到第二塊鋁板時，就冷凝成水滴，在冷凝時水滴釋放的熱量會加熱這塊鋁板，這塊鋁板又使另一塊懸掛在它旁邊的細紗布上的鹽水蒸發(fā)，這個過程依次進行到最后一塊鋁板和細紗布。在最后一塊鋁板上得到的冷凝蒸餾水的溫度約為45℃

。所有6塊鋁板上的冷凝蒸餾水都滴落到海水淡化裝置底下的一個蒸餾水收集容器內。這個海水淡化裝置像一個小型溫室，每天每平方米太陽能收集器可以生產20L蒸餾水，一個普通的單水桶太陽能蒸餾器一天可以產2.5—3.0L蒸餾水，很適合偏遠貧困的干旱地區(qū)淡化海水，且便于搬運。

你知道嗎？第105頁,共131頁，2024年2月25日，星期天氫是萬物之祖。早在16世紀，瑞士—德國物理學家巴拉塞爾斯觀察到硫酸和鐵反應產生一種能燃燒的氣體。1766年英國的卡文迪什認識到這種氣體是一種獨特的物質，并用水蒸汽通過一根熾熱的槍管制備它。法國化學家拉瓦錫把這種氣體命名為氫，意思是水的制造者，因為它在空氣中能燃燒生成水。

能源新星-氫能源你知道嗎？第106頁,共131頁，2024年2月25日，星期天燃燒熱很大，每千克燃燒發(fā)熱量是汽油的3倍。燃燒產物是水，無污染，可循環(huán)使用。資源豐富。密度特別小，便于儲存、運輸。適用性強

氫能源的優(yōu)點第107頁,共131頁，2024年2月25日，星期天氫氣作為能源遇到的兩個問題？？氫氣的制備氫氣的儲存第108頁,共131頁，2024年2月25日，星期天氫氣的制備（1）熱化學制氫

將碳水化合物輸入高溫化學反應器，生成由H2、CO、CO2

和CH4

等組成的合成氣體，然后進行重整和水氣置換反應來提高氫的產量，最后將氫氣分離提純得到氫氣。甲烷重整制氫是目前運用最為廣泛的制氫技術。（2）電解水制氫

直接利用電能使水電解產生氫氣和氧氣。flash第109頁,共131頁，2024年2月25日，星期天人工光合作用

人工光合作用利用光合作用的原理，通過光裂解水分子，直接提取氫氣。催化核心結構第110頁,共131頁，2024年2月25日，星期天氫氣的儲存氣態(tài)氫存儲瓶液氫存儲裝置儲氫合金粉第111頁,共131頁，2024年2月25日，星期天儲氫材料儲氫示意圖儲氫合金LaNi5結構和CaCu5相同

鈦、鎂等金屬，能像海綿吸水一樣將氫吸入儲存起來，這種金屬被稱為儲氫金屬。用儲氫金屬儲氫，更安全，更方便。第112頁,共131頁，2024年2月25日，星期天氫能的利用氫內燃機汽車氫氣作為航天飛機的主要動力直接燃燒燃料電池第113頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

目前開發(fā)的氫能電池有兩種：一是貯氫電池：貯氫電池又稱金屬氫化物—鎳電池（MH／Ni電池），它是用貯氫合金作為陰極，金屬鎳作陽極，以堿性溶液作電解液組成的新型二次電池。貯氫電池具有高能量密度，無電解液濃縮，耐充放電能力強，無毒性。二是氫燃料電池。它是指使用氫作為活性物質，與氧氣發(fā)生電化學反應，在清潔的環(huán)境下獲得直流電能的發(fā)電裝置。其反應過程與水的電解過程正好相反。目前，氫燃料電池已成為繼水力、火力、原子能發(fā)電之后的第四代發(fā)電技術裝置。第114頁,共131頁，2024年2月25日，星期天經濟清潔安全的能源-核能

使一個重原子核分裂成為兩個或兩個以上中等質量原子核的過程，稱為核裂變。核裂變是取得核能的重要途徑之一。核裂變核聚變

反應前的四個氫原子核的質量要大于反應后的氦原子核，存在著質量虧損，這樣的反應叫做輕核聚變反應。第115頁,共131頁，2024年2月25日，星期天核裂變第116頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

核反應中的能量變化比化學反應大幾百萬倍。１公斤標準煤燃燒釋放能量29260焦爾１公斤石油燃燒釋放能量418000焦爾１公斤鈾—235裂變釋放能量685.5億焦爾１公斤氘氚混和物聚變釋放能量3385.8億焦爾我們生活的地球上，核能資源非常豐富，可作裂變燃料的鈾和可轉化為核燃料的釷儲量很大，相當于化石燃料總能量的10萬倍以上。按照現在全世界能量消耗水平計算，可用上萬年以上。輕核聚變產生的能量更為驚人，在海水中的氘達1億噸，可供人類使用1000億年。你知道嗎？第117頁,共131頁，2024年2月25日，星期天

可用作能源的核反應，目前主要有重元素原子核（鈾—235、鈾—233、钚—239、釷）的裂變反應和輕元素（氘、氚）原子核的聚變反應兩大類。要大規(guī)模和平利用裂變能必須滿足兩個條件：第一：重核裂變要形成鏈式反應；第二，鏈式反應必須是可控的。實現可控式反應的裝置稱為反應堆，目前大多數核電站用的都是熱中子反應堆。快中子不容易引起裂變，需要采用慢化劑。常用的慢化劑有普通水、重水和石墨，相應的反應堆稱為水堆、重水堆和石墨堆。石墨堆和重水堆可用天然鈾作燃料，普通水堆由于吸收中子過多，不能用天然鈾，而必須用濃縮鈾作燃料。第118頁,共131頁，2024年2月25日，星期天核能不僅是一種高效經濟的能源，而且也是一種清潔、安全的能源。核電站在任何情況下都不具備核爆炸的條件。核燃料雖然被稱為“燃料”，卻并不能燃燒。它既不消耗氧氣，又不產生二氧化碳；既沒有灰和煙，也沒有大量的苯等致癌物質。從生產單位能量所產生的危害程度來看，核電小于煤、石油、甲醇、風力和水電站等，僅略高于天然氣電站。當然核電站也有不安全因素存在，就是反應堆內存在大量的放射性物質。