绿色能源a课件

1、绿 色 化 学Green Chemistry编者 沈玉龙 魏利滨 曹文华 琚行松等中国环境科学出版社第八章 绿 色 能 源 人 类 面 临 的 空 前 挑 战能源健康可持续 发展社会安定Challenge!环境污染绿色能源清洁能源狭义 可再生能源如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。这些能源消耗之后可以恢复补充，很少产生污染。广义 包括在能源的生产及消费过程中，选用对生态环境低污染或无污染的能源，如天然气、洁净煤和核能等。 “能源革命”是以绿色能源利用为目的，包括用新能源和可再生能源逐步代替资源有限、对环境产生污染的化石能源。 国际能源机构的研究资料表明，到2020年新的可再生能源（即

2、不包括传统生物质能和大水电）将占全球能源消耗的20，可再生能源总的比例将达到30。到21世纪的后半叶，可再生能源在整个能源系统构成中的比重将达到50。能源：人类发展的驱动力 化石燃料资源能源：来自煤、石油、天然气能源使用固体废物生物质能太阳能不可再生可再生能源热风热能光合作用分子热 在现代文明的今天，汽车已经成为人类不可缺少的交通运输工具。自从1886年第一辆汽车诞生以来，它给人们的生活和工作带来了极大的便利，也已经发展成为近现代物质文明的支柱之一。 但是,我们也应该看到，在汽车产业高速发展、汽车产量和保有量不断增加的同时，汽车也带来了大气污染，即汽车尾气污染。洛杉矶光化学烟雾3：机动车尾气污

3、染对人类健康的危害 一氧化碳会阻碍人体的血液吸收和氧气输送，影响人体造血机能，随时可能诱发心绞痛、冠心病等疾病。碳氢化合物会形成毒性很强的光化学烟雾，伤害人体，并会产生致癌物质。产生的白色烟雾对家畜、水果及橡胶制品和建筑物均有损坏。氮氧化合物使人中毒比一氧化碳还强，它损坏人的眼睛和肺，并形成光化学烟雾，是产生酸雨的主要物质，可使植物由绿色变为褐色直至大面积死亡。9/25/20224：铅的危害 铅在废气中呈微粒状态，随风扩散。城市居民吸进入人体后，主要分布于肝、肾、脾、胆、脑中，以肝、肾中的浓度最高。几周后，铅由以上组织转移到骨骼，以不溶性磷酸铅形式沉积下来。人体内约9095的铅积存于骨骼中，只

4、有少量铅存在于肝、脾等脏器中。骨中的铅一般较稳定，当食物中缺钙或有感染、外伤、饮酒、服用酸碱类药物而破坏了酸碱平衡时，铅便由骨中转移到血液，引起铅中毒的症状。铅中毒的症状表现很广泛，如头晕、头痛、失眠、多梦、记忆力减退、乏力、食欲不振、上腹胀满、暖气、恶心、腹泻、便秘、贫血、周围神经炎等；重症中毒者有明显的肝脏损害，会出现黄疸、肝脏肿大、肝功能异常等症状。9/25/20221. 降低挥发性有机物（VOC）排放2. 减少毒性空气污染物（Toxics）排放3. 苯、1.3丁二烯、甲醛、乙醛、多环有机物 4. 减少氮氧化物（NOX）的排放5. 减少颗粒物（PM2.5、PM10）排放 6. 提高尾气催

5、化转化器转化效率和使用寿命 8.1.1 清洁汽油一、清洁汽油的目标二、汽油组成对排放的影响1.降低硫含量，可显著减少SOx排放，有限度减少NOx、CO、HC和有毒物排放；2.降低芳烃含量，可明显减少尾气中有毒物质排放；3.降低烯烃，可明显降低同臭氧结合的倾向；4.加入含氧化合物，可提高抗爆性，使燃烧完全，降低CO、HC排放，但对NOx、有毒物排放影响不显著。三、清洁汽油的一般特性 尽可能低的苯含量 较低的蒸汽压 尽可能低的硫含量 较少的芳烃 较少的烯烃 较低的终馏点 添加含氧化合物 足够量的汽油清净剂石油分馏产品及用途示意图（减压分馏）重油 凡士林 液态烃和固态烃的混合物；石 蜡 (含C20C

6、30的烃)沥 青 (含C30C40的烃)注意：减压分馏是利用外界压强越大，物质的沸点越高的原理，降低分馏塔里的压强，使重油在低温下能充分分馏，防止重油在高温下炭化结焦。（常压分馏）原油分馏塔 石油气 (含C4以下烃) 汽油 (含C5C12的烃) 煤油(含C12C16 的烃)柴油(含C15C18的烃)重油(含C20以上的烃) 润滑油 (含C16C20的烃)（直馏汽油）石油的炼制催化裂化及脱硫技术汽油调和组分中的烯烃的主要来源是催化裂化汽油，因此降低汽油的烯烃含量主要是降低催化裂化汽油的烯烃含量。催化裂化采用新的催化剂后，可降低催化裂化汽油中系统812。且汽油辛烷值不损失。 催化裂化汽油硫含量较高

7、，常规催化裂化汽油加氢脱硫技术所得的汽油辛烷值降低很多。催化蒸馏加氢脱硫技术其硫含量可降低95以上，而抗爆指数只损失1.0个单位。催化重整技术“重整”是指对烃类分子结构进行重新排列，“催化重整”就是利用催化剂对烃类分子结构进行重新排列。催化重整是石油加工过程中重要的二次加工手段，它旨在生产高辛烷值汽油、或者苯、甲苯以及二甲苯等化工原料，并副产大量氢气。催化重整过程中的化学反应： 六元环的脱氢反应； 烷基化技术烷基化主要是烷烃与烯烃的加成反应，即烷烃中的活泼氢原子被烯烃取代。烷基化油的特点是灵敏度好，蒸气压低，不含芳烃和烯烃。今后烷基化的研究方向是将烷基化的原料从碳四扩大到碳三和碳五烯烃以增产这

8、一清酒汽油理想组分。烷烃异构化技术异构化是指将轻质正构烷烃转变为相应的异构烃的过程。由于具有分支结构的烷烃辛烷值高、抗爆性能好，故异构化是生产高辛烷值汽油组分的重要方法之一。碳五、碳六烷烃异构化采用含铂的无定型催化剂，其一次通过操作时产物的研究法辛烷值为85，循环操作时可达90。今后此项技术的研究方向是将原料扩大到碳七烷烃。8.1.3 天然气及液化石油气天然气、液化石油气是常用的工业及民用燃料，也可以作为汽车代用燃料，天然气主要成分为甲烷，纯度较高，含甲烷80，其它烷烃约占15。液化石油气主要成分是丙烷、丙稀、丁烷、丁烯等化合物。8.1.4 二甲醚二甲醚也是一种较理想的汽车代用燃料。同等温度下

9、，二甲醚的饱和蒸气压低于液化气，极易压缩液化，储存运输比液化石油气更安全。二甲醚燃烧性能好，热效率高，燃烧过程重无残留、无黑烟，CO、NOX排量低，是公认的清洁能源。替代柴油发动机的燃料二甲醚十六烷值大于55，是柴油发动机理想的替代燃料。使用二甲醚仅需对原柴油机的燃油系统稍作改进即可应用。不用任何废气再循环系统和废气处理装置，氮氧化物就能大幅度降低，由于燃烧充分，黑烟微粒的排放也大幅度降低。 二甲醚作为城市燃气的可行性 燃烧性 二甲醚含有cH键，具有可燃性。其自燃温度比LPG低，易着火，可作为燃料。另外，二甲醚的燃烧温度高，并可实现无烟燃烧。 气化性 二甲醚沸点为一249，I临界压力为5441

10、 MPa，I临界温度为12675。二甲醚在常温常压下是气态，压缩后可成为液体。二甲醚的气化潜热为468 kJkg，而LPG的气化潜热为4260 kJkg，二甲醚与LPG一样易气化。另外，0时二甲醚的饱和蒸气压高于LPG，使其更利于气化旧0。二甲醚在常温常压下是一种无色可燃气体，具有轻微的醚香味，在空气中长期暴露不会形成过氧化物。 二甲醚作为城市燃气的可行性 储运与输配 储运性 由于二甲醚的临界温度(12675)较高，较易液化，液化后较易储运。经分析，可用LPG槽车、储罐和钢瓶等储运二甲醚。 管道输配 二甲醚的沸点(一249)较低，容易气化。在常温常压下为气态，可采用管道输送。二甲醚在管道输送中

11、应考虑温度和压力的影响，否则管道中的二甲醚会液化。如在一10下，管道中二甲醚的绝对压力应控制在0182 MPa以下。二甲醚管网的输送压力不能过高，供应区域范围不能太大。 二甲醚作为城市燃气的可行性 安全性 a危险性。二甲醚爆炸下限比LPG的爆炸下限高，所以其危险性比LPG小。 b毒性。一般二甲醚的毒性很低，但达到一定浓度时，具有刺激性和麻醉性。人在30 min内吸入二甲醚质量浓度为15424 gm的空气，会被轻度麻醉。高浓度的二甲醚在医学上可作为麻醉剂。 c腐蚀性。二甲醚能溶于水、甲醇和乙醇等溶剂，可作为制冷剂。有关资料显示，二甲醚不会腐蚀金焉，司嘞传统管耪储运。结论 二甲醚替代LPG作为城市

12、燃气，在技术上是可行的。 二甲醚在城市管道燃气应用中，应考虑温度和压力的影响，供应的区域范围受到一定限制。 二甲醚燃烧物理化学机理及其燃烧产物的毒性程度还有待进一步研究。 二甲醚作为城市燃气的可行性 二甲醚的生产甲醇脱水工艺合成气直接合成工艺 将水煤气变换反应、合成甲醇反应、甲醇脱水反应等散步反应合为一步。甲醇脱水法生产二甲醚工艺8.2 燃料电池燃料电池是将所供燃料的化学能直接变换为电能的一种能量转换装置，是通过连续供给燃料从而能连续获得电力的发电装置。由于其具有发电效率高，适应多种燃料和环境特性好等优点，近年来已在积极地进行开发。如果使H2、CO、CH4等燃料的氧化还原反应在电池装置中发生，

13、在负极通入H2，正极通入O2，电极反应如下： 燃料电池的重要意义是把化学能直接转换成电能。最好的电厂也只能将燃料燃烧热的3040转换成电能，剩余部分消耗在空气和水体中。而燃料电池由于电流直接发生，则可以不受热机效率的限制，理论效率可达100，实用的燃料电池效率现已达75。故燃料电池是一种理想的、高效率的能源装置，同时也极大地减少由电力产生带来的污染。直接甲烷燃料电池的原理：阳极阴极燃料在阳极氧化 氧化剂在阴极还原 高效环境友好安静可靠性高燃料电池的优缺点A 在瞬时的大功率需求下性能有限B 燃料电池成本昂贵C 燃料电池热管理燃料电池的优势:燃料电池存在的问题燃料电池分类、特点（1）碱性燃料电池

14、采用氢氧化钾溶液作为电解液。电解液效率很高，但对影响纯度的杂质，如二氧化碳很敏感，且采用贵金属作催化剂，价格昂贵。电解质的腐蚀严重，寿命较短。（2）质子交换膜燃料电池 采用专门合成的极薄的质子交换膜作为其电解质，用铂作催化剂。目前通用的是全氟磺酸型质子交换膜。这种电池具有启动快、耐腐蚀，能量密度大，寿命长，运行可靠等优点。是理想的可移动电源，是电动汽车、潜艇、航天器等移动工具电源的理想选择之一。（3）磷酸燃料电池 200高温下的磷酸作为电解质。这种电池发电效率高、清洁、噪音小，很适合用于分散式的中小型热电联产系统。（4）熔融碳酸盐燃料电池 采用熔融碳酸盐作为工作电解质，工作温度高，以CO为燃气

15、，可采用丰富的煤炭作为原料，该电池效率高，但电解液对电极腐蚀严重，适宜建设区域性分散电站（5）固体氧化物燃料电池 采用的是固体氧化物作为电解质，工作温度约为1000。不腐蚀电极材料，电池寿命长，可使用煤气、天然气作为燃料，发电效率很高，适宜建设大中型固定电站。氢作为化学能的载能体，和大气中的氧燃烧或反应后，只生成水氢是一种清洁的能量载体；氢能和电能一样，没有直接的资源蕴藏，都需要从别的一次能源转化得到，所以，氢能是一种二次能源氢能是取之不尽用之不竭的洁净能源8.3 氢能氢气是最清洁的燃料氢的原料是丰富的水，氢可由多种一次能量制出故没有资源的限制氢的燃烧生成物是水，不污染环境与长年累月生成的化石

16、燃料不同，氢来自水燃烧后又回归于水，不影响地球上的物质循环与电力储藏困难相反，氢能储藏相对容易氢能作为取代石油的液体燃料，可用于汽车燃料，飞机燃料等氢能可由燃料电池直接用来发电氢与储氢材料之间的可逆反应具有能量转换功能。故可广泛用于电池等氢可广泛用作化工等的原料 科学家认为，氢能在二十一世纪能源舞台上将成为一种举足轻重的能源 燃料电池系统是氢能利用的最佳方案 和新技术平台氢能的实用化，尚待解决以下技术难题：廉价的制氢技术基础安全可靠的贮氢和输氢方法关键高效率地转换氢能的技术开发将氢能用于社会各行各业的技术开发 氢燃料电池汽车是氢能应用的主要途径和最佳表现形式氢能经济为何迟迟未能全面启动？8.4

17、 洁净煤技术洁净煤技术 (Clean Coal Technology) 针对燃煤对环境造成污染提出的技术对策，旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制新技术的总称。(1)煤炭洗选技术 洗选是除去或减少原煤中所含的硫分、灰分等杂质，并按不同用户对煤质的不同要求实行对路供应。选煤技术分物理法、化学法和微生物法三种，目前在我国广泛采用的是物理选煤法。通过煤炭的洗涤也可以将其中的硫分部分去除，我国现在的洗煤能力只达到总煤炭产量的20%左右，远远不能满足需求。(2)水煤浆技术 水煤浆技术是70年代发展起来的一种以煤代油的新型燃料。它是把灰分很低而挥发分很高的煤研磨成微细的煤粉，然后按煤水合

18、理的比例，加入分散剂和稳定剂配置而成，可以像液体燃料一样进行储存、运输和燃烧。生产水煤浆的原煤，其灰分一般小于8%，硫分小于5%，因此燃烧时烟尘和SO2排放都远低于烧原煤。什么是水煤浆70左右的煤粉30的水1添加剂 一般只能用优质烟煤 优点主要有：通过洗选煤可降灰3040；通过洗选煤可降硫30；燃烧温度低150度左右可降NOx排放3040可以像油一样运输燃油锅炉可以很少改动进行燃油可以方便地作为气化燃料水煤浆不能解决的问题灰尘的污染仍然存在与煤粉炉相比经济性尚不可比SO2污染不能彻底解决(3)型煤加工技术 型煤加工是用煤粉或低品味煤制成具有一定强度和形状的煤制品。型煤的固硫率一般在50%左右，

19、并可节煤和减少烟尘排放。煤炭转换技术煤的干馏：指在缺氧条件下的加热作用煤的气化 将煤（或焦炭）进行加热气化，并与水蒸汽和空气（或氧）等进行化学反应，生成以氢、一氧化碳或甲烷等为主的混合煤气。 煤的地下气化将处于地下的煤炭直接进行有控制的燃烧,通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程.地下气化是在未经开采的煤层中进行,通过从地面钻进的一批特定钻孔,吧气化介质送进煤层,使煤炭在地下进行有控制的燃烧,通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体,生成的煤气从另一批特定钻孔引出.煤的液化 液化煤，也叫做人造石油。煤和石油的差别是煤中的氢元素比石油低得多。因此，只要增加煤中的氢元素，煤就变成类似于石油

20、的液体燃料了。煤的直接液化工艺流程简图 煤间接液化工艺流程简图煤间接液化前景燃煤磁流体发电技术 燃煤磁流体发电技术-亦称为等离子体发电，就是磁流体发电的典型应用，燃烧煤而得到的2.6106以上的高温等离子气体并以高速流过强磁场时，气体中的电子受磁力作用，沿着与磁力线垂直的方向流向电极，发出直流电，经直流逆变为交流送入交流电网。 8.5 太阳能太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。1、地球每天接收的太阳能，相当于整个世界一年所消耗的总能量的200倍。太阳每秒发出的能量就大约相当于1.3亿亿吨标准煤完全燃烧时所释放出的全部热量。2、包括风能、海洋能等，都是太阳能的子孙、都是太阳能转换

21、而成。3、即使矿物燃料，也是通过生物的化石形式保存下来的亿万年以前的太阳能。 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生清洁能源。太阳能电池是太阳能利用的重要途径之一清洁能源 -太阳能 太阳能的直接利用大致有三种形式： (1) 光电转换 利用太阳能电池可将太阳辐射能转换为电能，用半导体材料制成的光电池已进入实用阶级。如单晶硅电池、多晶硅电池、硫化镉电池、砷化锌电池等。我国1971年发射的第二颗人造卫星上已开始使用太阳能电池，高效砷化镓电池已在1990年发射的风云一号气象卫星上使用。较常用的是硅电池，转换效率可达13%-17%。在宇宙空间的效率可更高。 照射在沙漠上的太阳能十分丰富，如果利用照射在撒哈

22、拉沙漠太阳能的1%，就可获得比现在全世界能耗大得多的能量。 (2) 光热转换 昆明几乎家家都用的太阳能热水器就是直接利用太阳的辐射能量的光-热转换装置。装置又可分为平板式和聚光式两种。太阳能热水器的集热器是平板式的，用水作为传热的介质。太阳灶和太阳能高温炉是抛物面型反射聚光式的，利用抛物面反射镜使聚焦处得到较高温度。为提高光-热转换效率，在集热器表面涂上涂层。 (3) 光化学转换 光化学电池是利用光照引起化学反应，使电解液内形成电流而供电的电池。利用太阳能分解水制氢也是较理想的方法，因为氢是一种无污染的高效能源。 另外植物的光合作用对太阳能的利用率极高，采用仿生技术，模拟光合作用一直是科学家追

23、求的目标，一旦对光合作用的模拟成功，就可使人造粮食，人造燃料获成功。 人们还设想，建立“宇宙太阳能站”收集阳光。宇宙太阳能站，按一定轨道运转，太阳能通过光电池转换为电能，用微波发生器把电能转换为微波，以集束的形式把微波发回地面接收站，地面再将微波转为电能。清洁能源-太阳能太阳能应用技术 太阳能供热系统 太阳能建筑 热电系统 聚光式光伏发电系统 非聚光式光伏发电系统 太阳能电池各类太阳能电池的制造方法及研究状况种类材料太阳能单电池效率太阳能电池模块效率主要制备方法优点缺点硅系太阳能电池单晶硅1524%1320%表面结构化发射区钝化分区掺杂效率最高技术成熟工艺繁琐成本高多晶硅1017%1015%化

24、学气相沉积法液相外延法溅射沉积法无效率衰退问题成本远低于单晶硅效率低于单晶硅非晶硅813%510%反应溅射法PECVD法LPCVD法成本较低转换效率较高稳定性不高种类材料 单电池效率模块效率主要制备方法优点缺点多元化合物薄膜太阳能电池砷化镓19 32%2330%MOVPE和LPE技术效率较高成本较单晶硅低易于规模生产原材料镉有剧毒碲化镉1015%710%铜铟硒1012%810%真空蒸镀法和硒化法价格低廉性能良好工艺简单原材料来源比较有限纳米晶化学太阳能电池811%8%溶胶凝胶法水热反应溅射法成本低廉工艺简单性能稳定聚合物多层修饰电极型太阳能电池35%处于研发当中易制作材料广泛成本低寿命短太阳能

25、电池的应用屋顶太阳能发电并网系统太阳能交通指示系统太阳能电池庭院灯太阳能电池玩具太阳能电池鱼缸韩国的风力发电和太阳能发电互补系统太阳能电池厕所（徐家汇太平洋百货店前）将来的太阳能车太阳能建材一体化零能住宅太阳能利用的缺点：受地域及天气影响较大由于太阳能分散、密度低，发电装置会占去较大的面积光电转化效率低致使发电成本较传统方式偏高8.6 风能我国风能资源量约为16亿kW，可开发利用的风能资源约2.53亿kW风能是太阳能的一种转换形式，能量巨大，但能量密度低 风能受地形自然能源的限制 风能的特点和天气的影响很大，并且还有季节性变化和逐日逐时变化。 清洁能源-风能风电的优越性可归纳为下面五点：风力发

26、电是一种干净的自然能源，没有常规能源（如煤电，油电）与核电会造成环境污染的问题。 风电技术日趋成熟，产品质量可靠，可用率已达95%以上，已是一种安全可靠的能源风力发电的经济性日益提高，发电成本已接近煤电，低于油电与核电，若计算煤电的环境保护与交通运输的间接投资，则风电经济性将优于煤电。 风力发电场建设工期短，单台机组安装仅需几周，从土建、安装到投产，只需半年至一年时间，是煤电、核电无可比拟的。 投资规模灵活，有多少钱装多少机。风能的利用技术 大中型风电机组并网发电，已经成为世界风能利用的主要形式在许多风能资源丰富地区，风电已经接近与常规能源竞争的能力。 清洁能源-风能 现在的风力资源在世界各地

27、已被广泛利用，例如位于广东省东部南澳县，台湾海峡喇叭口西南端，风力资源十分丰富。根据17年风速资料整理表明，南澳风电场年平均风速达8.54米/秒，年发电时数超过7000小时，有效风能密度达1011瓦/平方米。南澳县风能开发总公司自1989年成立以来，先后八期从瑞典、丹麦引进安装了74台中大型风力发电机，安装了5台国产风力机和国内首台350KW立轴式风力机，总装机容量达26930千瓦，年发电达7500万千瓦时，创值约4900万元。 8.7清洁能源-地热能地热能 指在当前技术经济和地质环境条件下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热能量和地热流体中的热能量及其伴生的有用组分。 地热资源温度分

28、级温度分级温度t界限主要用途高温t150发电、烘干中温90t150工业利用、烘干、发电、制冷热水60t90采暖、工艺流程温热水40t60医疗、洗浴、温室温水25t40农业灌溉、养殖、土壤加工 除有可能利用某些温和的火山发电外，利用的地热主要方式是地热发电、地热采暖。 温泉是最直接的利用地热的方法。地热发电原理与火力发电类似，只是地热发电时，蒸汽的能量来自地热，这就避免了使用煤炭带来的一系列问题。我国最大的地热发电站是西藏的羊八井地热电站。清洁能源-地热能地热利用技术地热水淋浴，占总利用量的1/3以上次是地热水养殖和种植约占20%地热采暖约占13%地热能工业利用约占2% 但是随着开发规模的日益扩

29、大也带来了新问题。一是大量开采地下水带来的地质问题，二是在地热工厂的废水中，盐和矿物质的含量十分高，地热井中常含产生有害气体（如硫化氢）。什么是生物质能 生物质是指由光合作用而产生的各种有机体。光合作用即利用空气中的二氧化碳和土壤中的水将吸收的太阳能转换为碳水化合物和氧气的过程， 太阳能 水+二氧化碳 有机体+氧 植物 8.8 生物质能 生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用。 生物质资源1、农作物废弃物2、林业废弃物3、畜禽粪便4、工业固体废弃物 （1）农作物谷壳 （2）造纸厂废弃物 （3）木材厂废弃物 （4）其他相

30、关的工业生物质废弃物 （5）城市固体废弃物生物质的利用方式直接燃烧生物质来产生热能、蒸汽或电能。 利用能源作物生产液体燃料。目前具有发展潜力的 能源作物，包括：快速成长作物树木、糖与淀粉作 物（供制造乙醇）等等 生物质（热解）气化后用于电力生产，如集成式生 物质气化器和喷气式蒸汽燃气轮机（BIG/STIG）联 合发电装置。对农业废弃物、粪便、污水或城市固体废物等进行 厌氧消化，以生产沼气和避免用错误的方法处置这 些物质，以免引起环境危害。 利用生物质的意义作为可持续再生能源改善能源结构合理利用垃圾从而改善环境吸收二氧化碳从而缓解温室效应生物质能的特点： 1、生物质资源的大量性和普遍性 每年植物

31、光合作用固定的碳21011t，含能量达31021J，相当于全世界每年耗能量的10倍。2、生物质能是一种理想的可再生资源3、生物质能的清洁性生物质能转化的技术路线 一、沼气的利用 沼气的能源、经济、生态效益 能源效益：据测算，建造一个8立方米的沼气池 一年可产沼气370440立方米,能解决35口人 的农户一年的生活燃料，每年可节约薪柴1.5t或 节煤1000kg，节电100kWh左右。 经济效益：一个8m3的沼气池每年可为20亩耕地 提供肥料，每亩节约农药、化肥支出100多元， 施用沼肥后的农产品产量增加、品质提高。南方 推广“猪沼果”能源生态模式，户均年增收 3000元；北方推广“四位一体”能

32、源生态模式， 户均增收4000元以上 沼液、沼渣沼气照明做饭沼气灯提高棚温增施气肥猪蔬菜沼气池粪便残叶大棚门沼气做饭沼气照明沼气工程沼气工程沼气工程厌氧消化器二、燃料乙醇1、什么是燃料乙醇？燃料乙醇是未加变性剂、可作为燃料用的无水乙醇(无水酒精)。2、燃料乙醇为什么要变性后才能加入汽油中使用？燃料乙醇专门用于生产汽车燃料，享受国家政策性补贴，而食用酒精不享有国家补贴。为了严格控制燃料乙醇不流入食用酒精市场，因此必须将燃料乙醇变性后，使其不能饮用。3、什么是车用乙醇汽油？ 我国车用乙醇汽油是指在汽油组分油中按体积混合比加入10的变性燃料乙醇后作为汽油车燃料用的汽油。专业定义：在不添加含氧化合物的

33、液体烃中加入一定量变性燃料乙醇后用作点燃式内燃机的燃料，变性燃料乙醇加入量为10，简称为E10。4、什么是变性剂，其作用如何？变性剂是添加到燃料乙醇中使其不能饮用，只用于汽油发动机汽车用的无铅汽油。 5、什么是变性燃料乙醇？ 变性燃料乙醇是指加入25(v/v)的变性剂(即车用无铅汽油)后,使其与食用酒精相区别而不能饮用的燃料乙醇。6、食用酒精与无水乙醇有什么不同？ 在食用酒精生产中水和乙醇在蒸馏时产生共沸，因此食用酒精中最多含有95.5%(m/m)的乙醇，并对杂醇含量进行控制。而无水乙醇是采用其它方法将水含量脱到0.5%(v/v)以下的乙醇，对杂醇含量控制不严。 7、什么是车用乙醇汽油调合组分

34、油？ 车用乙醇汽油调合组分是指由炼油厂或石油化工厂生产出的车用汽油半成品 (不添加含氧化合物的液体烃类)，主要作为不同牌号车用乙醇汽油的调合组分。8、使用车用乙醇汽油，汽车是否需要改动？ 试验结果表明，使用含变性燃料乙醇10.0%(v/v)的车用乙醇汽油，在用车不需要特别改动。三、生物柴油生物柴油：是以油料作物（如油菜子、大豆）、野生油料植物（如黄连木、麻疯树）和工程微藻等为原料通过酯交换工艺制成甲酯或乙酯燃料。生物柴油来自所有含油的植物和动物油脂，专家认为，生物柴油是优质石油最有前途的替代品。与传统的柴油相比，生物柴油使用时的燃烧更加充分，同时也更加安全，便于储存。 在同样情况下，使用生物柴

35、油可以节油1530，温室效应气体排放可减少45左右。 生物柴油的特点减少汽车尾气中SOx和颗粒物排放整个过程少排放CO2，减少温室效应 本身无毒、无害，能自行分解回归自然具有一定的润滑性，从而延长机动车的寿命燃烧热值稍低，倾点较高，影响低温启动 生物柴油的生产方法目前生物柴油主要是用化学法生产，采用酸、碱催化油脂与甲醇之间的转酯反应，而生成脂肪酸甲酯。反应时间短，成本低。但在反应过程中使用过量的甲醇，而使后处理过程变得较为繁杂。能耗高；色泽深，在高温下容易变质；酯化产物难于回收；生产过程有废碱液排放生物柴油的生产方法 新方法：生物酶法，在有机介质中，脂肪酶可以催化油脂与小分子醇类的酯交换反应，

36、生成小分子的酯类混合物。条件温和，醇用量小、无污染排放。缺点：对甲醇及乙醇的转化率低，一般仅为40%60%，酶的使用寿命短。副产物甘油和水难于回收，不但对产物形成抑制，而且甘油对固定化酶有毒性，使固定化酶使用寿命短。从生物质到生物柴油生物柴油生产装备生物柴油在国外已经销售使用目前欧共体年产生物柴油70万吨，2003年规划达到230万吨，2010年达到830万吨。德国生物柴油的年产量已达40万吨，已有700多个加油站销售生物柴油。法国许多石油柴油中已调配有生物柴油，哥本哈根、里斯本等欧洲城市的公共汽车已经使用生物柴油 美国30万吨/年，日本40万吨/年生物柴油生产能力我国发展生物柴油的意义、问题

37、及对策优点:有利于增产柴油、调整柴汽比减少原油进口，多一条运输能源安全保障的途径多一条农林业增产、增收途径缺点是植物油成本高，难与石油柴油竞争对策：政府支持与农业生产结合（农业加工工业）种植低成本油料作物 改进工艺，利用副产品（甘油、润滑剂、清洁溶剂等）降低成本8.9 核 能一、核能 在原子核发生变化时放出的能量叫做核能. 二、获得核能的途径获得核能的两条途径是： （1）裂变（2）聚变(1)裂变科学家们发现用中子轰击铀235时，铀核会分裂成大小差不多的两部分，这种现象叫做裂变.1kg铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约相当于2500t的标准煤完全燃烧所放出能量.核反应堆 为便于和平利用核能，必须控制链式反应的速度，使核能缓慢而又平稳地释放出来.为此，人们制成了一种专门装置核反应堆. 核反应堆能缓慢、平稳地释放核能. (和平利用核能核电) 核燃料235U，虽然存在于天然铀中但含量仅为0.72%, 其余都是与中子反应概率很小的238U, 用235U作核燃料要对天然铀进行浓缩。但由于235U与238U原子在大