《化學(xué)與能源化學(xué)與常規(guī)能源》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《化學(xué)與能源化學(xué)與常規(guī)能源（63頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 1化學(xué)與常規(guī)能源化學(xué)與常規(guī)能源主講：劉榮軍主講：劉榮軍第二部分第二部分 化學(xué)與能源（一）化學(xué)與能源（一）2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 2主要內(nèi)容主要內(nèi)容l柴薪柴薪(生物質(zhì)能生物質(zhì)能)第一代主體能源第一代主體能源煤煤最主要的固體燃料最主要的固體燃料石油和天然氣石油和天然氣化學(xué)電池化學(xué)電池能源利用的化學(xué)本質(zhì)能源利用的化學(xué)本質(zhì)2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 3什么是能源？什么是能源？n能源是提供能量的自然資源。能源是提供能量的自然資源。n能量是一切運(yùn)動(dòng)的源泉。沒有能量就沒有生命運(yùn)能量是一切運(yùn)動(dòng)的源泉。沒有能量就沒有生命運(yùn)動(dòng)，生命運(yùn)動(dòng)的停止意味著生命的死亡；沒有

2、能動(dòng)，生命運(yùn)動(dòng)的停止意味著生命的死亡；沒有能量就沒有化學(xué)反應(yīng)，所有形式的生命都不能維持。量就沒有化學(xué)反應(yīng)，所有形式的生命都不能維持。n能源是宇宙的推動(dòng)力，是系統(tǒng)作功能力的量化特能源是宇宙的推動(dòng)力，是系統(tǒng)作功能力的量化特性，能源可以是動(dòng)能、位能、熱能。能源的性，能源可以是動(dòng)能、位能、熱能。能源的 形形式有很多式有很多(例如熱力、電力等例如熱力、電力等)，而且一種能源形，而且一種能源形式可以轉(zhuǎn)化成另一種形式。式可以轉(zhuǎn)化成另一種形式。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 4 石油仍居主導(dǎo)地位，占能源消石油仍居主導(dǎo)地位，占能源消費(fèi)總量的費(fèi)總量的36.8，煤炭次之，占，煤炭次之，占27.2，天然氣，天然氣發(fā)

3、展較快，已占發(fā)展較快，已占23.7，有三足鼎立之勢。而水，有三足鼎立之勢。而水電與核能則相對(duì)勢微，分別僅占電與核能則相對(duì)勢微，分別僅占6.2和和6.1。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 5 目前，我國能源利用效率為目前，我國能源利用效率為33%，比發(fā)達(dá)，比發(fā)達(dá)國家低國家低10個(gè)百分點(diǎn)；單位產(chǎn)值能耗是世界平均個(gè)百分點(diǎn)；單位產(chǎn)值能耗是世界平均水平的水平的2倍多，比美國、歐盟、日本、印度分別倍多，比美國、歐盟、日本、印度分別高高2.5倍、倍、4.9倍、倍、8.7倍和倍和43%；我國；我國8個(gè)行業(yè)個(gè)行業(yè)（石化、電力、鋼鐵、有色、建材、化工、輕（石化、電力、鋼鐵、有色、建材、化工、輕工、紡織）主要產(chǎn)品單

4、位能耗平均比國際先進(jìn)工、紡織）主要產(chǎn)品單位能耗平均比國際先進(jìn)水平高水平高40%；燃煤工業(yè)鍋爐平均運(yùn)行效率比國；燃煤工業(yè)鍋爐平均運(yùn)行效率比國際先進(jìn)水平低際先進(jìn)水平低15-20%；機(jī)動(dòng)車百公里油耗比歐；機(jī)動(dòng)車百公里油耗比歐洲高洲高25%，比日本高，比日本高20%。能源利用效率能源利用效率2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 6能源的分類能源的分類l 能源按其來源不同按其來源不同可以分類四類：1.太陽能太陽能：除太陽輻射能以外，還包括煤、石油、天然氣等化石燃料，以及生物質(zhì)能、水能、風(fēng)能、海洋能等間接來自太陽能的能源。2.地?zé)崮艿責(zé)崮埽喝绲叵聼崴⒌叵抡魵?、干熱巖體。3.核裂變資源和核聚變資源核裂變資源和

5、核聚變資源：如鈾、釷等核裂變和氘、氚、鋰等核聚變資源。4.月球、太陽等星體對(duì)地球的引力為主產(chǎn)生的能源月球、太陽等星體對(duì)地球的引力為主產(chǎn)生的能源：如以月球引力為主產(chǎn)生的潮汐能。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 7l按能源工作者的分類按能源工作者的分類1.1.一次能源：可從自然界取得而不改變其基本形態(tài)的一次能源：可從自然界取得而不改變其基本形態(tài)的能源。能源。n常規(guī)能源：已被人們廣泛應(yīng)用的能源，如水能、煤、石油、常規(guī)能源：已被人們廣泛應(yīng)用的能源，如水能、煤、石油、核裂變材料等核裂變材料等n新新 能能 源：采用新的先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)而被廣泛應(yīng)用的能源，源：采用新的先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)而被廣泛應(yīng)用的能源，如太陽能

6、、風(fēng)能、核聚變材料如太陽能、風(fēng)能、核聚變材料2.2.二次能源：由一次能源加工或轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)變了形態(tài)的二次能源：由一次能源加工或轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)變了形態(tài)的能源稱為二次能源。能源稱為二次能源。n 煤制品煤制品n 石油制品石油制品n 電能、沼氣、蒸汽等。電能、沼氣、蒸汽等。能源的分類能源的分類2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 8一次能源一次能源二次能源二次能源再生能源再生能源非再生能源非再生能源太陽能、水力、風(fēng)力、生太陽能、水力、風(fēng)力、生物質(zhì)能、波浪能、潮汐能、物質(zhì)能、波浪能、潮汐能、海洋溫差能、地?zé)岷Ｑ鬁夭钅?、地?zé)嵩骸⒃?、天然氣、油原煤、原油、天然氣、油頁巖、核能頁巖、核能電力、蒸汽、煤氣、汽油、柴油、電

7、力、蒸汽、煤氣、汽油、柴油、重油、液化石油氣、酒精、沼氣、重油、液化石油氣、酒精、沼氣、氫氣和焦炭氫氣和焦炭能源的分類能源的分類2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 9光合作用光合作用空氣、地表吸熱空氣、地表吸熱煤炭煤炭食物中的化學(xué)能食物中的化學(xué)能空氣變熱形成風(fēng)空氣變熱形成風(fēng)水蒸氣形成雨雪水蒸氣形成雨雪2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 10 .柴薪柴薪(生物質(zhì)能生物質(zhì)能)第一代主體能源第一代主體能源l 柴薪是人類第一代主體能源柴薪是人類第一代主體能源l 柴薪也可稱為生物質(zhì)能柴薪也可稱為生物質(zhì)能,它是光合作用的產(chǎn)物它是光合作用的產(chǎn)物,是是太陽能的間接利用太陽能的間接利用 植物的葉綠體通過光合作用，利

8、用太陽的植物的葉綠體通過光合作用，利用太陽的能量，將能量，將CO2和和H2O合成為有機(jī)物并放出合成為有機(jī)物并放出O2,在燃在燃燒時(shí)，這些有機(jī)物又與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變?yōu)闊龝r(shí)，這些有機(jī)物又與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變?yōu)镃O2和和H2O,同時(shí)釋放出能量。同時(shí)釋放出能量。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 11水水 +二氧化碳二氧化碳-有機(jī)體有機(jī)體 +氧氧植物植物太陽能太陽能l 生物質(zhì)能生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物中的一種能是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物中的一種能量形式，一種以生物質(zhì)為載體的能量，它直接或間接地來源量形式，一種以生物質(zhì)為載體的能量，它直接或間接地來源于植物的光合作用，在各種可再生能源中

9、，生物質(zhì)是獨(dú)特的，于植物的光合作用，在各種可再生能源中，生物質(zhì)是獨(dú)特的，它是貯存的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源。它是貯存的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源。l 生物質(zhì)資源數(shù)量龐大，形式繁多，其中包括柴薪，農(nóng)林生物質(zhì)資源數(shù)量龐大，形式繁多，其中包括柴薪，農(nóng)林作物，尤其是為了生產(chǎn)能源而種植的能源作物，農(nóng)業(yè)和林業(yè)作物，尤其是為了生產(chǎn)能源而種植的能源作物，農(nóng)業(yè)和林業(yè)殘剩物，食品加工和林產(chǎn)品加工的下腳料，城市固體廢棄物，殘剩物，食品加工和林產(chǎn)品加工的下腳料，城市固體廢棄物，生活污水和水生植物等等（中國生物質(zhì)資源主要是農(nóng)業(yè)廢棄生活污水和水生植物等等（中國生物質(zhì)資源主要是農(nóng)業(yè)廢棄物及農(nóng)林產(chǎn)品加工業(yè)廢棄物

10、、薪柴、人畜糞便、城鎮(zhèn)生活垃物及農(nóng)林產(chǎn)品加工業(yè)廢棄物、薪柴、人畜糞便、城鎮(zhèn)生活垃圾等四個(gè)方面）?；人膫€(gè)方面）。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 12生物能具備下列優(yōu)點(diǎn)：生物能具備下列優(yōu)點(diǎn)：*提供低硫燃料；提供低硫燃料；*提供廉價(jià)能源提供廉價(jià)能源(于某些條件下于某些條件下)；*將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成燃料可減少環(huán)境公害將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成燃料可減少環(huán)境公害(例如，垃圾燃料例如，垃圾燃料)；*與其他非傳統(tǒng)性能源相比較，技術(shù)上的難題較少。與其他非傳統(tǒng)性能源相比較，技術(shù)上的難題較少。其缺點(diǎn)有其缺點(diǎn)有:*小規(guī)模利用；小規(guī)模利用；*植物僅能將極少量的太陽能轉(zhuǎn)化成有機(jī)物；植物僅能將極少量的太陽能轉(zhuǎn)化成有機(jī)物；*單位土地面

11、的有機(jī)物能量偏低；單位土地面的有機(jī)物能量偏低；*缺乏適合栽種植物的土地；缺乏適合栽種植物的土地；*有機(jī)物的水分偏多有機(jī)物的水分偏多(50%95%)。生物能的優(yōu)缺點(diǎn)生物能的優(yōu)缺點(diǎn)2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 13據(jù)統(tǒng)計(jì)：據(jù)統(tǒng)計(jì)：l 世界每年約產(chǎn)出世界每年約產(chǎn)出1.71011噸干生物量，噸干生物量，利用量僅為利用量僅為1.3108噸，不足總量的噸，不足總量的1%；l 生物質(zhì)向人類提供了世界能源消費(fèi)總量生物質(zhì)向人類提供了世界能源消費(fèi)總量的的15%,僅次于石油、煤碳和天然氣（生僅次于石油、煤碳和天然氣（生物能是第四大能源）；物能是第四大能源）；l 我國利用的生物質(zhì)能約為我國利用的生物質(zhì)能約為2.6

12、108噸標(biāo)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占農(nóng)村能源消費(fèi)的準(zhǔn)煤，占農(nóng)村能源消費(fèi)的70%左右。左右。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 14傳統(tǒng)能源使用的新方式傳統(tǒng)能源使用的新方式l 柴薪的傳統(tǒng)使用方法是直接燃燒，其熱利用率很柴薪的傳統(tǒng)使用方法是直接燃燒，其熱利用率很低，為低，為15%左右，即使用新式節(jié)柴灶，也最多能左右，即使用新式節(jié)柴灶，也最多能提高到提高到25%左右，而且直接燃燒還會(huì)造成環(huán)境污左右，而且直接燃燒還會(huì)造成環(huán)境污染。染。l 總體思路：將固態(tài)的柴薪通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可總體思路：將固態(tài)的柴薪通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可燃性液態(tài)或氣態(tài)化合物，即將生物能轉(zhuǎn)化為化學(xué)燃性液態(tài)或氣態(tài)化合物，即將生物能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，然后再燃燒

13、放熱。能，然后再燃燒放熱。n氣態(tài)燃料：沼氣氣態(tài)燃料：沼氣n液態(tài)燃料：甲醇、乙醇液態(tài)燃料：甲醇、乙醇2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 15一、氣體燃料一、氣體燃料沼氣沼氣l 生物質(zhì)在厭氧條件下可生成沼氣生物質(zhì)在厭氧條件下可生成沼氣,其主要成份是甲烷其主要成份是甲烷(CH4),甲烷燃燒熱值高甲烷燃燒熱值高,而且干凈而且干凈,因此被稱為清潔燃料。因此被稱為清潔燃料。另外，生成沼氣的殘?jiān)?、殘液是?yōu)質(zhì)的速效肥料。另外，生成沼氣的殘?jiān)?、殘液是?yōu)質(zhì)的速效肥料。l 沼氣的原料可以是有機(jī)垃圾，既處理了生活垃圾的一部沼氣的原料可以是有機(jī)垃圾，既處理了生活垃圾的一部分又清潔了環(huán)境，所以建設(shè)大型沼氣池可同時(shí)處理城市分

14、又清潔了環(huán)境，所以建設(shè)大型沼氣池可同時(shí)處理城市垃圾，還可以用于發(fā)電。垃圾，還可以用于發(fā)電。l 到到2000年底，我國共建成了年底，我國共建成了1000座工業(yè)廢水和畜禽糞便座工業(yè)廢水和畜禽糞便沼氣工程形成了每年約沼氣工程形成了每年約6億立方米沼氣生產(chǎn)能力。我國億立方米沼氣生產(chǎn)能力。我國農(nóng)村有農(nóng)村有500多萬小型沼氣池作為家用能源多萬小型沼氣池作為家用能源。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 16二、液體燃料二、液體燃料l 生物質(zhì)經(jīng)過發(fā)酵或高溫?zé)岱纸獾确椒芍圃旒咨镔|(zhì)經(jīng)過發(fā)酵或高溫?zé)岱纸獾确椒芍圃旒状?、乙醇等干凈的液態(tài)燃料。許多歐美國家已醇、乙醇等干凈的液態(tài)燃料。許多歐美國家已經(jīng)普及使用了乙醇或

15、含乙醇的汽油做汽車燃料。經(jīng)普及使用了乙醇或含乙醇的汽油做汽車燃料。歐洲已有多家由木屑生產(chǎn)甲醇的工廠。歐洲已有多家由木屑生產(chǎn)甲醇的工廠。l 除利用農(nóng)牧業(yè)的廢料，科學(xué)家們成功地培植了除利用農(nóng)牧業(yè)的廢料，科學(xué)家們成功地培植了一些速生樹木等高產(chǎn)作物以獲取生物能源。一些速生樹木等高產(chǎn)作物以獲取生物能源。n巴西：香膠樹（又稱石油樹）每株每年產(chǎn)巴西：香膠樹（又稱石油樹）每株每年產(chǎn)50KG50KG左左右與石油成份相近的膠質(zhì)。右與石油成份相近的膠質(zhì)。n美國：黃鼠草，每公頃年產(chǎn)美國：黃鼠草，每公頃年產(chǎn)6000kg6000kg石油；石油；巨型海藻，提煉類似柴油的燃料油。巨型海藻，提煉類似柴油的燃料油。2022-7-

16、13化學(xué)與常規(guī)能源 17生物能的開發(fā)和利用具有巨大的潛力生物能的開發(fā)和利用具有巨大的潛力 l直接燃燒生物質(zhì)來產(chǎn)生熱能、蒸汽或電能。直接燃燒生物質(zhì)來產(chǎn)生熱能、蒸汽或電能。l利用能源作物生產(chǎn)液體燃料。目前具有發(fā)展?jié)摿Φ哪茉醋骼媚茉醋魑锷a(chǎn)液體燃料。目前具有發(fā)展?jié)摿Φ哪茉醋魑?，包括：快速成長作物樹木、糖與淀粉作物（供制造乙物，包括：快速成長作物樹木、糖與淀粉作物（供制造乙醇）、含有碳氧化的合作物、草本作物、水生植物。醇）、含有碳氧化的合作物、草本作物、水生植物。l生產(chǎn)木炭和炭。生產(chǎn)木炭和炭。l生物質(zhì)（熱解）氣化后用于電力生產(chǎn)，如集成式生物質(zhì)氣生物質(zhì)（熱解）氣化后用于電力生產(chǎn)，如集成式生物質(zhì)氣化器和

17、噴氣式蒸汽燃?xì)廨啓C(jī)（化器和噴氣式蒸汽燃?xì)廨啓C(jī)（BIG/STIG）聯(lián)合發(fā)電裝置。）聯(lián)合發(fā)電裝置。l對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物、糞便、污水或城市固體廢物等進(jìn)行厭氧消對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物、糞便、污水或城市固體廢物等進(jìn)行厭氧消化，以生產(chǎn)沼氣和避免用錯(cuò)誤的方法處置這些物質(zhì)，以免化，以生產(chǎn)沼氣和避免用錯(cuò)誤的方法處置這些物質(zhì)，以免引起環(huán)境危害。引起環(huán)境危害。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 18 根據(jù)生物質(zhì)能的作用和我國的現(xiàn)狀，目前重點(diǎn)根據(jù)生物質(zhì)能的作用和我國的現(xiàn)狀，目前重點(diǎn)發(fā)發(fā) 展的項(xiàng)目如下：展的項(xiàng)目如下：（1）近期優(yōu)先發(fā)展項(xiàng)目）近期優(yōu)先發(fā)展項(xiàng)目 生物質(zhì)氣化供氣生物質(zhì)氣化供氣 生物質(zhì)氣化發(fā)電生物質(zhì)氣化發(fā)電 大型沼氣工程大型沼氣

18、工程 生物質(zhì)直接燃燒供熱生物質(zhì)直接燃燒供熱（2）中長期化發(fā)展項(xiàng)目）中長期化發(fā)展項(xiàng)目 生物質(zhì)高度氣化發(fā)電項(xiàng)目（生物質(zhì)高度氣化發(fā)電項(xiàng)目（BIG/CC）生物質(zhì)制氫等優(yōu)質(zhì)燃?xì)馍镔|(zhì)制氫等優(yōu)質(zhì)燃?xì)?生物質(zhì)熱解液化制油生物質(zhì)熱解液化制油 2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 19.煤煤最主要的固體燃料最主要的固體燃料l 概述概述n煤是我國的主要能源煤是我國的主要能源n煤的來源及形成煤的來源及形成n煤的化學(xué)組成煤的化學(xué)組成l 煤的利用方式煤的利用方式n直接燃燒直接燃燒n綜合利用綜合利用n煤的氣化煤的氣化n煤的干餾煤的干餾n煤的液化煤的液化2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 20煤是我國的主要能源煤是我國的主要能源

19、l 中國最早使用煤，中國最早使用煤，700多年前，馬可波羅看到中國多年前，馬可波羅看到中國人燒煤，這是他第一次見識(shí)到一種可以燃燒的人燒煤，這是他第一次見識(shí)到一種可以燃燒的“黑石頭黑石頭”l 最早大規(guī)模使用煤的是英國：英國森林資源有限，最早大規(guī)模使用煤的是英國：英國森林資源有限，而英國又是產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)源地，隨著蒸汽機(jī)的發(fā)而英國又是產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)源地，隨著蒸汽機(jī)的發(fā)明和推廣，煤逐漸成為能源主角。明和推廣，煤逐漸成為能源主角。l 世界能源消費(fèi)：世界能源消費(fèi)：20世紀(jì)世紀(jì)70年代石油超過了煤。年代石油超過了煤。l 發(fā)展中國家仍以煤為主要能源。發(fā)展中國家仍以煤為主要能源。l 中國的能源消費(fèi)構(gòu)成：中國的能源

20、消費(fèi)構(gòu)成：煤所占比例為：煤所占比例為：1960年年94%；1970年年81%;1990年年76%；2000年年68%2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 21煤的來源（形成）煤的來源（形成）l 煤、石油和天然氣是上億年前的植物或動(dòng)物變來煤、石油和天然氣是上億年前的植物或動(dòng)物變來的，故被稱為的，故被稱為“化石能源化石能源”。它的主要演變過程。它的主要演變過程為：為：l 約約3億年前的古生代億年前的古生代泥煤形成泥煤形成l 隨著地殼下降，下有地?zé)?，上有土石壓力隨著地殼下降，下有地?zé)?，上有土石壓力褐褐煤形成煤形成l 地殼繼續(xù)下降，較深的地方，壓力繼續(xù)增大，地地殼繼續(xù)下降，較深的地方，壓力繼續(xù)增大，地?zé)釡?/p>

21、度可達(dá)熱溫度可達(dá)20000C左右，形成煙煤，最后變成無左右，形成煙煤，最后變成無煙煤。煙煤。煤因此被稱為化石能源煤因此被稱為化石能源2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 22煤的化學(xué)組成煤的化學(xué)組成l 因產(chǎn)地而異。目前公認(rèn)的平均組成含因產(chǎn)地而異。目前公認(rèn)的平均組成含C、H、O、N、S分別為分別為85.0%，5.0%，7.6%，0.7%，1.7%，可折成原子比來表示：，可折成原子比來表示：C135H96O9NSl 此外還含有其他的金屬和非金屬元素。此外還含有其他的金屬和非金屬元素。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 232022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 242022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 25煤的利

22、用方式煤的利用方式 直接燃燒直接燃燒 我國是一個(gè)燃煤大國。年消費(fèi)量在我國是一個(gè)燃煤大國。年消費(fèi)量在10億億噸以上。其中噸以上。其中30%用于火力發(fā)電，煉焦；用于火力發(fā)電，煉焦；50%用于各種工業(yè)鍋爐、窯爐；用于各種工業(yè)鍋爐、窯爐；20%的用于的用于生活?？梢?，絕大部分是直接燒掉。生活?？梢?，絕大部分是直接燒掉。n直接燃燒的弊端：直接燃燒的弊端：1.熱效率低；熱效率低；2.化學(xué)利用率低；化學(xué)利用率低；3.嚴(yán)重污染環(huán)境。嚴(yán)重污染環(huán)境。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 262022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 27煤的綜合利用煤的綜合利用 煤的干餾（煤的焦化）煤的干餾（煤的焦化）n即隔絕空氣加熱，使煤分

23、解生成：焦?fàn)t氣（氣體），煤焦即隔絕空氣加熱，使煤分解生成：焦?fàn)t氣（氣體），煤焦油（液體），焦炭（固體）油（液體），焦炭（固體）n煤隔絕空氣：控制干餾的溫度可以得到不同的產(chǎn)品。煤隔絕空氣：控制干餾的溫度可以得到不同的產(chǎn)品。n焦?fàn)t氣中除可燃?xì)怏w焦?fàn)t氣中除可燃?xì)怏wCO，H2，CH4外，還有乙烯、苯、外，還有乙烯、苯、氨等。氨等。n煤焦油可提煉苯、酚、萘、蒽、菲等環(huán)狀化合物，它煤焦油可提煉苯、酚、萘、蒽、菲等環(huán)狀化合物，它們是醫(yī)藥、農(nóng)藥、炸藥、染料行業(yè)的重要原料，此外們是醫(yī)藥、農(nóng)藥、炸藥、染料行業(yè)的重要原料，此外還可分離出吡啶還可分離出吡啶、喹啉、機(jī)油、瀝青等、喹啉、機(jī)油、瀝青等400多種化合物；多種

24、化合物；n焦炭的主要用途是煉鐵，還可制成電石，電極等焦炭的主要用途是煉鐵，還可制成電石，電極等2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 28煤的綜合利用煤的綜合利用 煤的氣化煤的氣化n讓煤在氧氣不足的情況下，進(jìn)行部分氧化，讓煤在氧氣不足的情況下，進(jìn)行部分氧化，使煤中的有機(jī)物部分分轉(zhuǎn)化。使煤中的有機(jī)物部分分轉(zhuǎn)化。n氣化的主要目的有二個(gè)：產(chǎn)生氣體燃料，便氣化的主要目的有二個(gè)：產(chǎn)生氣體燃料，便于管道輸送（車間、實(shí)驗(yàn)室、廚房）于管道輸送（車間、實(shí)驗(yàn)室、廚房）n氣化的過程涉及氣化的過程涉及10個(gè)左右的基本化學(xué)反應(yīng)，個(gè)左右的基本化學(xué)反應(yīng)，根據(jù)不同需要作不同的條件控制，產(chǎn)物的成根據(jù)不同需要作不同的條件控制，產(chǎn)物的成

25、分和比例不同分和比例不同。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 29煤的綜合利用煤的綜合利用 煤的液化煤的液化(在研究過程中在研究過程中)l煤與石油有著相似的煤與石油有著相似的“成長經(jīng)歷成長經(jīng)歷”，有著，有著近似的近似的“基因基因”，有可能通過一定化學(xué)反，有可能通過一定化學(xué)反應(yīng)，將煤轉(zhuǎn)化為石油。煤炭液化油可稱為應(yīng)，將煤轉(zhuǎn)化為石油。煤炭液化油可稱為人造石油。人造石油。l煤的液化可分為直接和間接液化煤的液化可分為直接和間接液化2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 30直接液化：直接液化：2.3噸煤可以液化為一噸油，但噸煤可以液化為一噸油，但不能直接用于汽油。加不能直接用于汽油。加H2，重整后可用于，重整后

26、可用于汽油，但成本加大汽油，但成本加大間接液化：間接液化：5-6噸煤可以液化為噸煤可以液化為1噸油，品噸油，品位較純，符合環(huán)保要求位較純，符合環(huán)保要求2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 31一碳化學(xué)一碳化學(xué)l隨著煤的氣化和液化技術(shù)的重大突破，以煤為隨著煤的氣化和液化技術(shù)的重大突破，以煤為原料的原料的C1化學(xué)可望在今后形成一個(gè)新體系。化學(xué)可望在今后形成一個(gè)新體系。lC1化學(xué)：以分子中含一個(gè)碳原子的化合物（如：化學(xué)：以分子中含一個(gè)碳原子的化合物（如：CH3OH、CO、CH4等）為原料來合成化工產(chǎn)等）為原料來合成化工產(chǎn)品的化學(xué)體系。品的化學(xué)體系。lC1化學(xué)的發(fā)展對(duì)煤礦資源豐富的我國十分重要?；瘜W(xué)的發(fā)展

27、對(duì)煤礦資源豐富的我國十分重要。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 32.石油和天燃?xì)馐秃吞烊細(xì)鈒石油的由來與分布石油的由來與分布l石油的組成與利用石油的組成與利用l石油的伴生物石油的伴生物天然氣天然氣2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 33石油的由來石油的由來l石油在世界能源消耗結(jié)構(gòu)中雄居首位，同時(shí)石油在世界能源消耗結(jié)構(gòu)中雄居首位，同時(shí)是化工生產(chǎn)最主要的原料來源是化工生產(chǎn)最主要的原料來源被稱為被稱為“工業(yè)的血液工業(yè)的血液”。l關(guān)于石油的成因，現(xiàn)在較為一致的觀點(diǎn)：石關(guān)于石油的成因，現(xiàn)在較為一致的觀點(diǎn)：石油是遠(yuǎn)古時(shí)代海洋或湖泊中動(dòng)植遺體，在地油是遠(yuǎn)古時(shí)代海洋或湖泊中動(dòng)植遺體，在地下經(jīng)過漫長的復(fù)雜變化

28、而形成的棕黑色黏稠下經(jīng)過漫長的復(fù)雜變化而形成的棕黑色黏稠液態(tài)混合物。液態(tài)混合物。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 34石油的分布石油的分布l 未經(jīng)處理的石油叫原油。目前查明儲(chǔ)量最大的產(chǎn)油帶未經(jīng)處理的石油叫原油。目前查明儲(chǔ)量最大的產(chǎn)油帶有兩個(gè)，這兩個(gè)都曾是海槽，因此有有兩個(gè)，這兩個(gè)都曾是海槽，因此有“海相成油海相成油”學(xué)學(xué)說。說。n長科迪勒地帶：北起阿拉斯加和加拿大，經(jīng)美國西海岸，長科迪勒地帶：北起阿拉斯加和加拿大，經(jīng)美國西海岸，到南美委內(nèi)瑞拉、阿根挺到南美委內(nèi)瑞拉、阿根挺n特提斯地帶：從地中海起經(jīng)中東到印尼特提斯地帶：從地中海起經(jīng)中東到印尼l 我國已經(jīng)開發(fā)的大小油田有我國已經(jīng)開發(fā)的大小油田有1

29、60160多個(gè)：大慶、勝利、多個(gè)：大慶、勝利、中原、華北、大港等。中原、華北、大港等。l 我國還有大量的油氣資源（大陸架）我國還有大量的油氣資源（大陸架）2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 35石油的組成與利用石油的組成與利用l 石油是極其龐雜的混合物，其中絕大多數(shù)是碳?xì)涫褪菢O其龐雜的混合物，其中絕大多數(shù)是碳?xì)浠衔?。（化合物。（C元素與元素與H元素的化合物元素的化合物烴烴）l 200年前，人類開始用蒸餾方法提煉石油年前，人類開始用蒸餾方法提煉石油n最先出來的沸點(diǎn)最低：汽油最先出來的沸點(diǎn)最低：汽油n其次是煤油其次是煤油n剩在鍋里的是重油：柴油、潤滑油、凡士林、石蠟、瀝剩在鍋里的是重油：柴油、潤

30、滑油、凡士林、石蠟、瀝青青2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 36石油的組成與利用石油的組成與利用l最初，人們利用煤油照明，汽油和重油是最初，人們利用煤油照明，汽油和重油是副產(chǎn)品。副產(chǎn)品。l19世紀(jì)世紀(jì)80年年代：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)問世，汽油的產(chǎn)代：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)問世，汽油的產(chǎn)量超過煤油。量超過煤油。l柴油機(jī)的發(fā)明、內(nèi)燃機(jī)的普及使工業(yè)對(duì)石柴油機(jī)的發(fā)明、內(nèi)燃機(jī)的普及使工業(yè)對(duì)石油的需求量直線上升。至此，石油方成為油的需求量直線上升。至此，石油方成為工業(yè)的血液工業(yè)的血液。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 372022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 382022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 392022-7-13化學(xué)與常規(guī)能

31、源 40石油的組成與利用石油的組成與利用l 當(dāng)今社會(huì)，隨著汽車的普及，汽油用量遠(yuǎn)大于煤當(dāng)今社會(huì)，隨著汽車的普及，汽油用量遠(yuǎn)大于煤油。能否將煤油變成汽油呢？怎樣提高汽油的性油。能否將煤油變成汽油呢？怎樣提高汽油的性能和品質(zhì)呢？能和品質(zhì)呢？n熱裂法（催化裂解法制汽油）熱裂法（催化裂解法制汽油）n催化重整法催化重整法n加氫精制加氫精制2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 41煤油變汽油煤油變汽油熱裂法熱裂法l經(jīng)測定，汽油的主要成分是經(jīng)測定，汽油的主要成分是78個(gè)個(gè)C原子的原子的烷烴，而煤油為含烷烴，而煤油為含1015個(gè)個(gè)C原子的烷烴。原子的烷烴。l在加熱加壓條件下，通過催化劑，大分子在加熱加壓條件下，通

32、過催化劑，大分子分裂為小分子，煤油變成汽油。分裂為小分子，煤油變成汽油。l經(jīng)催化裂化，從重油中能獲得更多乙烯、經(jīng)催化裂化，從重油中能獲得更多乙烯、丙烯、丁烯等化工原料，也能獲得較多較丙烯、丁烯等化工原料，也能獲得較多較好的汽油。好的汽油。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 42提高汽油性能提高汽油性能催化重整法催化重整法l提高汽油的辛烷值（汽油性能的表征）提高汽油的辛烷值（汽油性能的表征）辛烷值辛烷值：汽油中異辛烷（：汽油中異辛烷（2,2,4-三甲基戊三甲基戊烷）的含量，用以衡量汽油抗震性的高低。烷）的含量，用以衡量汽油抗震性的高低。人們把抗震性最差的正庚烷的辛烷值定為人們把抗震性最差的正庚烷的

33、辛烷值定為0（自燃點(diǎn)：（自燃點(diǎn)：2230C），抗震性較好的異辛烷），抗震性較好的異辛烷的辛烷值定為的辛烷值定為100（自燃點(diǎn)：（自燃點(diǎn)：4180C）。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 43辛烷值辛烷值常用來衡量汽油的抗震程度，把抗震性較好的常用來衡量汽油的抗震程度，把抗震性較好的異辛烷異辛烷(2，2，4一三甲基戊烷一三甲基戊烷)的辛烷值定為的辛烷值定為l00，爆震性極，爆震性極強(qiáng)的正庚烷的辛烷值定為零，把汽油的抗震性和這兩種烴強(qiáng)的正庚烷的辛烷值定為零，把汽油的抗震性和這兩種烴的不同比例的混合物進(jìn)行比較，就可以得到該汽油的相對(duì)的不同比例的混合物進(jìn)行比較，就可以得到該汽油的相對(duì)辛烷值。目前，我國使

34、用的辛烷值。目前，我國使用的車用汽油標(biāo)號(hào)就是按照汽油的車用汽油標(biāo)號(hào)就是按照汽油的辛烷值大小劃分的辛烷值大小劃分的，例如，例如90號(hào)汽油表示該汽油的辛烷值不號(hào)汽油表示該汽油的辛烷值不低于低于90。為了提高汽油的辛烷值，過去廣泛使用的一種方法是為了提高汽油的辛烷值，過去廣泛使用的一種方法是在汽油中添加少量抗震劑在汽油中添加少量抗震劑四乙基鉛（汽油精四乙基鉛（汽油精）；現(xiàn)在為）；現(xiàn)在為了提高汽油的辛烷值，一般采用甲基叔丁基醚了提高汽油的辛烷值，一般采用甲基叔丁基醚CH3OC(CH3)3，又名，又名MTBE 作為高辛烷值組分。作為高辛烷值組分。汽油和汽油的標(biāo)號(hào)汽油和汽油的標(biāo)號(hào)2022-7-13化學(xué)與常

35、規(guī)能源 44l 這是石油工業(yè)中另外一個(gè)重要過程。在一定的溫度這是石油工業(yè)中另外一個(gè)重要過程。在一定的溫度壓力下，汽油中的直鏈烴在催化劑表面上進(jìn)行結(jié)構(gòu)壓力下，汽油中的直鏈烴在催化劑表面上進(jìn)行結(jié)構(gòu)的的“重新調(diào)整重新調(diào)整”，轉(zhuǎn)化為帶支鏈的烷烴異構(gòu)體，這，轉(zhuǎn)化為帶支鏈的烷烴異構(gòu)體，這就能有效地提高汽油的辛烷值，同時(shí)還可得到一部就能有效地提高汽油的辛烷值，同時(shí)還可得到一部分芳香烴，這是原油中含量很少而只靠從煤焦油中分芳香烴，這是原油中含量很少而只靠從煤焦油中提取不能滿足生產(chǎn)需要的化工原料，可以說是一舉提取不能滿足生產(chǎn)需要的化工原料，可以說是一舉兩得?，F(xiàn)用催化劑是貴金屬鉑（兩得?，F(xiàn)用催化劑是貴金屬鉑（Pt

36、）、銥（）、銥（Ir）和）和錸（錸（Re）等，它們的價(jià)格比黃金貴得多，化學(xué)家們）等，它們的價(jià)格比黃金貴得多，化學(xué)家們巧妙地選用便宜的多孔性氧化鋁或氧化硅為載體，巧妙地選用便宜的多孔性氧化鋁或氧化硅為載體，在表面上浸漬在表面上浸漬0.1的貴金屬，汽油在催化劑表面只的貴金屬，汽油在催化劑表面只要要2030s就能完成重整反應(yīng)。就能完成重整反應(yīng)。提高油品質(zhì)量提高油品質(zhì)量催化重整法催化重整法2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 45提高油品質(zhì)量提高油品質(zhì)量加氫精制法加氫精制法l 蒸餾和裂解所得的汽油、煤油、柴油中都混有少量含蒸餾和裂解所得的汽油、煤油、柴油中都混有少量含N或或含含S的雜環(huán)有機(jī)物，在燃燒過程中

37、會(huì)生成的雜環(huán)有機(jī)物，在燃燒過程中會(huì)生成NOx及及SO2等酸性等酸性氧化物污染空氣，當(dāng)環(huán)保問題日益受關(guān)注時(shí)，對(duì)油品中氧化物污染空氣，當(dāng)環(huán)保問題日益受關(guān)注時(shí)，對(duì)油品中N，S含量的限制也就更加嚴(yán)格。含量的限制也就更加嚴(yán)格。l 現(xiàn)行的辦法是用催化劑在一定溫度和壓力下使現(xiàn)行的辦法是用催化劑在一定溫度和壓力下使H2和這些和這些雜環(huán)有機(jī)物起反應(yīng)生成雜環(huán)有機(jī)物起反應(yīng)生成NH3或或H2S而分離，留在油品中的而分離，留在油品中的只是碳?xì)浠衔铩Ｖ皇翘細(xì)浠衔?。l 自自70年代末開始，石油化工科學(xué)研究院針對(duì)我國油品特點(diǎn)，年代末開始，石油化工科學(xué)研究院針對(duì)我國油品特點(diǎn)，開展了大量基礎(chǔ)研究工作，開發(fā)出多種加氫催化劑，基

38、本開展了大量基礎(chǔ)研究工作，開發(fā)出多種加氫催化劑，基本滿足了國內(nèi)煉油工業(yè)的需要，并有出口。這類催化劑以滿足了國內(nèi)煉油工業(yè)的需要，并有出口。這類催化劑以Al2O3為載體，活性組分有鈷鉬（為載體，活性組分有鈷鉬（CoMo）、鎳鉬）、鎳鉬（NiMo）、鎳鎢（）、鎳鎢（NiW）等體系。）等體系。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 46天然氣（與石油伴生）天然氣（與石油伴生）l 天然氣可分為兩種：天然氣可分為兩種：n干天然氣（干天然氣（含甲烷含甲烷80-90%），），難液化，常用于難液化，常用于燃料。我國天然氣多為干天然氣燃料。我國天然氣多為干天然氣n濕天然氣，加壓降溫時(shí)易液化，常作裂解氣原濕天然氣，加壓降

39、溫時(shí)易液化，常作裂解氣原料，制取乙烯。料，制取乙烯。l 我國是最早利用天然氣的國家。比西方早我國是最早利用天然氣的國家。比西方早1300年。年。在晉朝初年開始利用，宋朝時(shí)已經(jīng)大規(guī)模用于熬在晉朝初年開始利用，宋朝時(shí)已經(jīng)大規(guī)模用于熬制井鹽。制井鹽。l 陸上資源主要集中在四川盆地、陜甘寧地區(qū)、塔陸上資源主要集中在四川盆地、陜甘寧地區(qū)、塔里木盆地和青海，海上資源集中在南海和東海。里木盆地和青海，海上資源集中在南海和東海。此外，在渤海、華北等地區(qū)還有部分資源可利用。此外，在渤海、華北等地區(qū)還有部分資源可利用。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 47化學(xué)電池化學(xué)電池是一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置，分為是

40、一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置，分為原電原電池池和和蓄電池蓄電池。原電池原電池 原電池通常由正極、負(fù)極、電解液以及容器和隔膜原電池通常由正極、負(fù)極、電解液以及容器和隔膜等組成，它可表示為：負(fù)極等組成，它可表示為：負(fù)極/電解液電解液/正極正極 。.化學(xué)電池化學(xué)電池 原電池示意圖2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 48干電池干電池 1800年伏打首先制成了伏打電池。年伏打首先制成了伏打電池。1836年英國化年英國化學(xué)家發(fā)明了古典原電池。學(xué)家發(fā)明了古典原電池。1865年法國化學(xué)家勒克朗斯年法國化學(xué)家勒克朗斯發(fā)明了第發(fā)明了第個(gè)干電池，現(xiàn)代的干電池不過是其改進(jìn)。個(gè)干電池，現(xiàn)代的干電池不過是其改進(jìn)。202

41、2-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 49鋅錳干電池結(jié)構(gòu)圖鋅錳干電池結(jié)構(gòu)圖 2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 50(2)(2)堿性干電池堿性干電池 用氫氧化鉀代替氯化鋅和氯化銨作用氫氧化鉀代替氯化鋅和氯化銨作電解質(zhì)電解質(zhì)，在這種電池里，電解質(zhì)為堿溶液，有良好的導(dǎo)，在這種電池里，電解質(zhì)為堿溶液，有良好的導(dǎo)電性能，比糊狀的氯化銨溶液導(dǎo)電速度快得多；鋅皮改電性能，比糊狀的氯化銨溶液導(dǎo)電速度快得多；鋅皮改為鋅粉，反應(yīng)的面積要比鋅皮大得多，因此可做到連續(xù)為鋅粉，反應(yīng)的面積要比鋅皮大得多，因此可做到連續(xù)大容量放電；外殼另有做成封閉型的鐵皮，以防電解液大容量放電；外殼另有做成封閉型的鐵皮，以防電解液滲漏。滲漏。202

42、2-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 51銀鋅鈕扣電池銀鋅鈕扣電池 鈕扣式電池中常見的為銀鋅電池。銀鋅電池體鈕扣式電池中常見的為銀鋅電池。銀鋅電池體積小、重量輕，可大電流放電，放電電壓平穩(wěn)，工積小、重量輕，可大電流放電，放電電壓平穩(wěn)，工作電壓是作電壓是1.6伏，廣泛應(yīng)用于對(duì)體積和重量有嚴(yán)格要伏，廣泛應(yīng)用于對(duì)體積和重量有嚴(yán)格要求的場合，但價(jià)格昂貴。求的場合，但價(jià)格昂貴。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 52蓄電池蓄電池 蓄電池蓄電池也稱二次電池，是指放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用的也稱二次電池，是指放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用的化學(xué)電池。化學(xué)電池。(1)鉛蓄電池鉛蓄電池 由金屬鉛板由金屬鉛板(負(fù)極負(fù)極)和緊附著二氧

43、化鉛的鉛板和緊附著二氧化鉛的鉛板(正正極極)浸入浸入30（密度為（密度為1.21.3 g/cm3）的硫酸水溶液所組成。的硫酸水溶液所組成。鉛蓄電池充電后電壓可達(dá)鉛蓄電池充電后電壓可達(dá)2.2伏伏；放電后電壓下降，當(dāng)電壓；放電后電壓下降，當(dāng)電壓降至降至l.25伏伏時(shí)時(shí)(這時(shí)溶液密度為這時(shí)溶液密度為1.05 g/cm3)不能再使用，必須不能再使用，必須充電。鉛蓄電池用于汽車、小型電動(dòng)機(jī)車作為啟動(dòng)電源，用充電。鉛蓄電池用于汽車、小型電動(dòng)機(jī)車作為啟動(dòng)電源，用于實(shí)驗(yàn)室作為常用電源，還廣泛用于飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、于實(shí)驗(yàn)室作為常用電源，還廣泛用于飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、坦克的照明光源。坦克的照明光源。2022-7

44、-13化學(xué)與常規(guī)能源 53鉛蓄電池鉛蓄電池 的電極反應(yīng)的電極反應(yīng)2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 54堿式鎳鎘蓄電池堿式鎳鎘蓄電池2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 55銀鋅電池銀鋅電池2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 56發(fā)展中的新型電池發(fā)展中的新型電池1 1、氫鎳電池、氫鎳電池氫鎳電池是新型的蓄電池，其正極為氧化鎳，負(fù)極為氫電氫鎳電池是新型的蓄電池，其正極為氧化鎳，負(fù)極為氫電極（其內(nèi)部氣體壓力可達(dá)極（其內(nèi)部氣體壓力可達(dá)4MP4MP）。它的工作狀態(tài)可劃分為）。它的工作狀態(tài)可劃分為3 3種：正常工作狀態(tài)、過充電狀態(tài)和過放電狀態(tài)。種：正常工作狀態(tài)、過充電狀態(tài)和過放電狀態(tài)。氫鎳電池的電極反應(yīng)及對(duì)應(yīng)的

45、標(biāo)準(zhǔn)電位氫鎳電池的電極反應(yīng)及對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電位2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 57氫鎳電池的電極反應(yīng)及對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電位氫鎳電池的電極反應(yīng)及對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電位 氫鎳電池的的突出優(yōu)點(diǎn)是循環(huán)壽命長，氫鎳電池的的突出優(yōu)點(diǎn)是循環(huán)壽命長，1977年起在地年起在地球同步軌道條件下壽命超過球同步軌道條件下壽命超過10年。此外，它承受過充電和年。此外，它承受過充電和過放電的能力很強(qiáng)。但其成本較高，電池放電速度較大，過放電的能力很強(qiáng)。但其成本較高，電池放電速度較大，以及有爆炸的可能性。盡管如此，氫鎳電池的前景十分樂以及有爆炸的可能性。盡管如此，氫鎳電池的前景十分樂觀，最終將在航天領(lǐng)域內(nèi)全面取代鎘鎳電池。觀，最終將在航天領(lǐng)

46、域內(nèi)全面取代鎘鎳電池。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 582 2、鋰電池、鋰電池鋰是自然界電池最輕的金屬元素，同時(shí)它又具有最低的電負(fù)鋰是自然界電池最輕的金屬元素，同時(shí)它又具有最低的電負(fù)性（性（-3.045V）。所以選擇適當(dāng)?shù)恼龢O與之匹配，可以獲得較）。所以選擇適當(dāng)?shù)恼龢O與之匹配，可以獲得較高的電動(dòng)勢，具有最高的比能量，高的電動(dòng)勢，具有最高的比能量，所謂比能量，即單位重量所謂比能量，即單位重量電極物質(zhì)所能放出的能量。電極物質(zhì)所能放出的能量。由于鋰遇水會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)，所以應(yīng)選用非水電解質(zhì)溶液。由于鋰遇水會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)，所以應(yīng)選用非水電解質(zhì)溶液。日本三洋公司首先推出日本三洋公司首先推出Li/MnO

47、2電池。其電極反應(yīng)如下：電池。其電極反應(yīng)如下：反應(yīng)結(jié)束反應(yīng)結(jié)束Li+進(jìn)入進(jìn)入MnO2晶格中。晶格中。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 59鋰電池的優(yōu)異性能是：比能量高，使用溫度鋰電池的優(yōu)異性能是：比能量高，使用溫度范圍廣，放電電壓平坦。以固體電解質(zhì)制成范圍廣，放電電壓平坦。以固體電解質(zhì)制成的鋰電池，體積小，無電解液滲漏，電壓隨的鋰電池，體積小，無電解液滲漏，電壓隨放電時(shí)間下降緩慢，電池壽命長，特別適用放電時(shí)間下降緩慢，電池壽命長，特別適用于心臟起搏器的電源。主要缺點(diǎn)是：但在短于心臟起搏器的電源。主要缺點(diǎn)是：但在短路或某些重負(fù)荷下，有發(fā)生爆炸的可能性。路或某些重負(fù)荷下，有發(fā)生爆炸的可能性。202

48、2-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 603、燃料電池、燃料電池 所謂燃料電池，是通過電所謂燃料電池，是通過電化學(xué)過程將反應(yīng)物（燃料）中化學(xué)過程將反應(yīng)物（燃料）中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的電的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的電池裝置。池裝置。燃料電池的基本組成是電燃料電池的基本組成是電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。工作時(shí)，燃料和氧化劑不間斷工作時(shí)，燃料和氧化劑不間斷地分別輸送到電池的兩個(gè)電極地分別輸送到電池的兩個(gè)電極上，確保電池連續(xù)穩(wěn)定工作。上，確保電池連續(xù)穩(wěn)定工作。氫氫-氧燃料電池的工作原理氧燃料電池的工作原理2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 61氫氫-氧燃料電池的反應(yīng)過程氧燃料電池的反應(yīng)過

49、程 燃料電池適用于航空事業(yè)，一則燃料電池有很高的比能燃料電池適用于航空事業(yè)，一則燃料電池有很高的比能量，可降低向太空的發(fā)射費(fèi)用。二則燃料電池的產(chǎn)物是水，量，可降低向太空的發(fā)射費(fèi)用。二則燃料電池的產(chǎn)物是水，經(jīng)處理后可供宇航員飲用，更可減少攜帶重量。經(jīng)處理后可供宇航員飲用，更可減少攜帶重量。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 62.能源利用的化學(xué)本質(zhì)能源利用的化學(xué)本質(zhì)n能源利用過程是能量的轉(zhuǎn)化過程能源利用過程是能量的轉(zhuǎn)化過程n如如煤燃燒煤燃燒放熱使蒸汽溫度升高的過程就是放熱使蒸汽溫度升高的過程就是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能能的過程；的過程；n高溫蒸汽高溫蒸汽推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的過程是推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的

50、過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的過程；的過程；n電能電能通過電動(dòng)機(jī)可通過電動(dòng)機(jī)可轉(zhuǎn)化為機(jī)械能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電能通過白熾燈泡或熒；電能通過白熾燈泡或熒光燈管可光燈管可轉(zhuǎn)化為光能轉(zhuǎn)化為光能；電能通過電解槽可；電能通過電解槽可轉(zhuǎn)化為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能等等等。等。n柴草、煤炭、石油和天然氣等常用能源所提供的能量都是隨柴草、煤炭、石油和天然氣等常用能源所提供的能量都是隨化學(xué)變化而產(chǎn)生的，多種新能源的利用也與化學(xué)變化有關(guān)?；瘜W(xué)變化而產(chǎn)生的，多種新能源的利用也與化學(xué)變化有關(guān)。2022-7-13化學(xué)與常規(guī)能源 63能源利用的化學(xué)本質(zhì)能源利用的化學(xué)本質(zhì) 絕大多數(shù)能源利用的第一步是化學(xué)能的釋放絕大多數(shù)能源利用的第一步是化學(xué)能的釋放n化學(xué)能轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是化學(xué)鍵的改組化學(xué)能轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是化學(xué)鍵的改組n化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)是原子的重新排列組合，化學(xué)變化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)是原子的重新排列組合，化學(xué)變化過程是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程?；^程是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程。