高一化学专题二第四单元《太阳能、生物质能与氢能的利用》课件苏教版必修2.ppt

第四单元第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用太阳能、生物质能和氢能的利用1990年我国化石燃料和水电能年我国化石燃料和水电能源消耗构成示意图源消耗构成示意图能源消耗速度加快能源危机石油石油 40年年天然气天然气 5 0 年年煤煤 碳碳 240年年能源危机生物质能生物质能太阳能太阳能氢能氢能风风 能能太阳能的利用太阳能的利用太阳能太阳能资源的优点：太阳能资源的优点：1、总量最大总量最大取之不尽，用取之不尽，用之不竭之不竭2、分布最广分布最广遍布世界各地遍布世界各地3、最清洁最清洁利用过程中不会产利用过程中不会产生任何污染，也不会产生废弃物生任何污染，也不会产生废弃物太阳能的利用方式：太阳能的利用方式：1、光热能转换、光热能转换 原理：利用太阳辐射加热物体而获原理：利用太阳辐射加热物体而获得热能得热能应用：太阳能热水器应用：太阳能热水器 反射式太阳灶反射式太阳灶 高温太阳炉高温太阳炉 地膜、大棚、温室地膜、大棚、温室太阳能热水器太阳能热水器太阳灶太阳灶光能光能热能热能太阳炉太阳炉太阳灶太阳灶热水器热水器大棚大棚原理：根据光电效应，利用太阳能原理：根据光电效应，利用太阳能直接转化为电能直接转化为电能应用：为无电场所提供电池，包括移应用：为无电场所提供电池，包括移动电源和备用电源、太阳能日用电子动电源和备用电源、太阳能日用电子产品并网发电产品并网发电2、光电转换、光电转换太阳能发电太阳能发电美国军用太阳能发电帐篷美国军用太阳能发电帐篷3、光化学能转化、光化学能转化运用：暖袋运用：暖袋选择芒硝晶体（十水合选择芒硝晶体（十水合硫酸钠晶体硫酸钠晶体 Na2SO410H2O）白天吸收）白天吸收热量溶解，晚上放出热量结晶，热量溶解，晚上放出热量结晶，故可利故可利用此类盐的结晶水合物以调节室温。用此类盐的结晶水合物以调节室温。光解水光解水利用太阳辐射能和催化剂可利用太阳辐射能和催化剂可以使水分解制的氢气。以使水分解制的氢气。化学方程式：化学方程式：6H2O+6CO2 C6H12O6+6O2光光叶绿素叶绿素4、光生物质能转换、光生物质能转换原理：通过地球上众多植物的光合作用，原理：通过地球上众多植物的光合作用，将太阳辐射转化为生物质能将太阳辐射转化为生物质能本质：光能本质：光能化学能化学能(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6C6H12O6(s)+6O2(g)6H2O(l)+6CO2(g)H=-2804kJ/mol淀粉、纤维素淀粉、纤维素葡萄糖葡萄糖太太阳阳辐辐射射能能大气升温不均匀大气升温不均匀形成形成风能风能使水循环使水循环形成形成水能水能被绿色植物被绿色植物微生物吸收微生物吸收食物食物煤煤石油石油天然气天然气化学能化学能被海水吸收被海水吸收太阳辐射太阳辐射地球上各种能源地球上各种能源形成形成海洋能海洋能万物生长万物生长靠太阳靠太阳归归 纳纳生物质能生物质能生物质能来源于植物及其加工产品贮存生物质能来源于植物及其加工产品贮存的能量。的能量。生物质生物质包括农业废弃物（如植物的秸秆、包括农业废弃物（如植物的秸秆、枝叶）、水生植物、油科植物、城市与枝叶）、水生植物、油科植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等。工业有机废弃物、动物粪便等。生物质能的利用拾柴背秸秆的老大爷晾晒在墙上的干牛粪用沼气做饭的农妇生物质能源是一种理想的可再生生物质能源是一种理想的可再生能源，其具有以下特点：能源，其具有以下特点：可再生性；可再生性；低污染性低污染性 ；广泛的分布性广泛的分布性 。1、直接燃烧、直接燃烧注释：用纤维素（注释：用纤维素（C6H10O5）n代表植物代表植物枝叶的主要成分枝叶的主要成分点燃点燃（C6H10O5)n+6n O26n CO2+5n H2O缺点缺点:生物质燃烧过程的生物质能的净生物质燃烧过程的生物质能的净转化效率在转化效率在2040之间。之间。生物质能的利用方式生物质能的利用方式2、生物化学转换、生物化学转换a、利用植物的秸杆、枝叶、杂草、利用植物的秸杆、枝叶、杂草等制取沼气等制取沼气b、用含糖类、淀粉（、用含糖类、淀粉（C6H10O5）n较多较多的农作物（如玉米、高粱）为原料，的农作物（如玉米、高粱）为原料，制取乙醇。制取乙醇。催化剂催化剂（C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6C6H12O62C2H5OH+2CO2点燃点燃乙醇汽油是用乙醇汽油是用90%的普的普通汽油与通汽油与10%的燃料乙的燃料乙醇调和而成。首先，乙醇醇调和而成。首先，乙醇汽油增加汽油中的含氧量，汽油增加汽油中的含氧量，使使燃烧更充分燃烧更充分，有效地降，有效地降低了尾气中有害物质的排低了尾气中有害物质的排放；第二，有效提高汽油放；第二，有效提高汽油的标号，使的标号，使发动机运行更发动机运行更平稳平稳；第三，可有效消除；第三，可有效消除火花塞、气门、活塞顶部火花塞、气门、活塞顶部及排气管、消声器部位的及排气管、消声器部位的积炭，可以积炭，可以延长主要部件延长主要部件的使用寿命的使用寿命。乙醇汽车乙醇汽车3 3、热化学转换、热化学转换复杂的化学反应复杂的化学反应生物质生物质可燃性气体可燃性气体阅读课本阅读课本50页拓展视野，小结用焚页拓展视野，小结用焚烧的方法处理垃圾有什么优点？烧的方法处理垃圾有什么优点？1、减轻了垃圾占地给城市造成的压力、减轻了垃圾占地给城市造成的压力2、焚烧产生热量发电、焚烧产生热量发电3、焚烧的余热可以取暖、焚烧的余热可以取暖4、残渣可以修桥铺路、残渣可以修桥铺路氢能的开发与利用氢能的开发与利用氢能的特点：氢能的特点：1、资源不受限制、资源不受限制2、发热值高、发热值高3、燃烧产物不会污染环境、燃烧产物不会污染环境氢能被人们称为理想的氢能被人们称为理想的“绿色能源绿色能源”1、解决制氢的能耗问题、解决制氢的能耗问题1）以天然气、石油、和）以天然气、石油、和煤为原料，在高温下与煤为原料，在高温下与水蒸气反应制得水蒸气反应制得2）以天然气、石油、和）以天然气、石油、和煤为原料，用部分氧化煤为原料，用部分氧化法制得法制得3）电解水制得）电解水制得4）生物质气化制得）生物质气化制得5）光解水制得）光解水制得氢能的产生方式：氢能的产生方式：1、常压储氢、常压储氢2、高压储氢、高压储氢3、液氢储氢、液氢储氢4、金属氢化物、金属氢化物5、吸附储氢、吸附储氢密度高、但能耗大、密度高、但能耗大、且有自然挥发且有自然挥发2、氢气的储存、氢气的储存一定的温度和压力条件下，一些金属能够一定的温度和压力条件下，一些金属能够大量大量“吸收吸收”氢气，反应生成金属氢化物，氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后，将这些金属氢化物同时放出热量。其后，将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的氢加热，它们又会分解，将储存在其中的氢释放出来。释放出来。这些会这些会“吸收吸收”氢气的金属，氢气的金属，称为储氢合金称为储氢合金。其储氢能力很强。单位体。其储氢能力很强。单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的气态氢的1000倍。储氢合金都是固体，需倍。储氢合金都是固体，需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，因此是一种极其简便易行的氢释放出来，因此是一种极其简便易行的理想储氢方法。目前研究发展中的储氢合理想储氢方法。目前研究发展中的储氢合金，主要有金，主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金铁系储氢合金及稀土系储氢合金。碳纳米管储氢材料碳纳米管储氢材料据据PhysOrg网网2005年年10月月24日消息，最近一日消息，最近一家名为家名为Engineuity的以色列公司发明了一种的以色列公司发明了一种能够在汽车内产生氢气的技术系统，而且能够在汽车内产生氢气的技术系统，而且只需要使用镁和铝等普通金属。这一技术只需要使用镁和铝等普通金属。这一技术将完全解决汽车在氢气制造、运输和储存将完全解决汽车在氢气制造、运输和储存方面的所有相关难点。方面的所有相关难点。3、氢能的利用途径、氢能的利用途径1）燃烧放热）燃烧放热2）用于燃料电池，释放电能）用于燃料电池，释放电能3）利用氢的热核反应释放的核能）利用氢的热核反应释放的核能H2OH2、O2用于燃料电池，化学能转化为电能用于燃料电池，化学能转化为电能使用催化剂，利用太阳能分解水使用催化剂，利用太阳能分解水电解，电能转化为化学能电解，电能转化为化学能燃烧，释放热能燃烧，释放热能同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全