《能源新材料》之太阳能的开发与利用超炫动画PPT

—SolarEnergy太阳能主讲人：邵洋学校：中国石油大学（华东）时间：20xx.xx.xx目录报告人：邵洋时间：2013.1022—SolarEnergy太阳能1.太阳能2.利弊6.开发现状7.前景展望目录3.开发历史4.开发途径5.开发案例目录1.太阳能2.利弊6.开发现状7.前景展望太阳的构造由于太阳内部持续进行着氢聚合成氦的核聚变反应，所以不断地释放出巨大的能量。炙热的气态球体质量:2.2×l027t平均密度为地球的1/4体积比地球大1.3×106倍直径1.39×106km氢（约80%）

氦（约19%）3.开发历史4.开发途径5.开发案例目录1.太阳能2.利弊6.开发现状7.前景展望太阳的构造太阳内部有“里三层”。从中心向外，依次是：核反应区—这里是太阳热能产生的基地；辐射区—太阳能先通过这里传播出去；对流区—太阳能经过这里向太阳表层传播，它们是“输送带”。3.开发历史4.开发途径5.开发案例1.太阳能2.利弊6.开发现状7.前景展望太阳内部核反应过程3.开发历史4.开发途径5.开发案例目录1.太阳能2.利弊6.开发现状7.前景展望太阳能简介

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。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已非常大，太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。

地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能。

太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。3.开发历史4.开发途径5.开发案例目录1.太阳能2.利弊6.开发现状7.前景展望太阳能简介太阳能

——远古人类唯一能用能源太阳能草的能量兔子的能量人的能量光合作用兔子吃草人吃兔子3.开发历史4.开发途径5.开发案例太阳能的利弊1.太阳能2.利弊7.前景展望6.开发现状太阳能的利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例普遍性：太阳光照射的面积散布在地球大部分角落，仅差入射角不同而造成的光能有异，但至少不会被少数国家或地区垄断，造成无谓的能源危机。永久性：太阳的能量极其庞大，科学家计算出至少有六百万年的期限，对于人类而言，这样的时间可谓是无限。巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。无污染性：现今使用最多的矿物能源，其滋生的问题不外是废物的处理，物体不灭，能源耗竭越多，产生污染也相对增加，太阳能则无危险性及污染性。1.太阳能2.利弊7.前景展望6.开发现状太阳能的利弊在人类与自然和平共处的原则下，使用太阳能最不伤和气，且若设备使用得当，装置成后所需费用极少，而每年至少可生1×1017千瓦的电力。3.开发历史4.开发途径5.开发案例分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能量密度很低。不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。效率低、成本高：吸收太阳能的受光面积须达一定规模方有效果，因此相对地成本提高。此外，有人针对太阳能的污染问题提出“目视污染”，意即庞大的太阳能收集器造成视觉上的污染。1.太阳能2.利弊7.前景展望6.开发现状太阳能的利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例单击添加大标题Yourtext太阳能的开发历史1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状太阳能的开发历史人类利用太阳能已有3000多年的历史。传说阿基米德曾经利用聚光镜反射阳光，烧毁了来犯的敌舰,帮助古希腊打退了罗马侵略军。1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状太阳能的开发历史近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起.该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀作功而抽水的机器.在1615年-1900年之间,世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置.这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光,发动机功率不大,工质主要是水蒸汽,价格昂贵,实用价值不大,大部分为太阳能爱好者个人研究制造.1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状太阳能的开发历史

将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。

真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”，“未来能源结构的基础”，则是近来的事。

1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状太阳能的开发历史20世纪的100年间，太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段，下面分别予以介绍。1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状太阳能的开发历史（第一阶段）第一阶段(1900-1920年)起步：在这一阶段，世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置，但采用的聚光方式多样化，且开始采用平板集热器和低沸点工质，装置逐渐扩大，最大输出功率达73.64kW，实用目的比较明确，造价仍然很高。建造的典型装置有：1901年，在美国加州建成一台太阳能抽水装置，采用截头圆锥聚光器，功率：7.36kW；1902~1908年，在美国建造了五套双循环太阳能发动机，采用平板集热器和低沸点工质；1913年，在埃及开罗以南建成一台由5个抛物槽镜组成的太阳能水泵，每个长62.5m，宽4m，总采光面积达1250m2。1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状太阳能的开发历史（第二阶段）第二阶段(1920~1945年)低潮：在这20多年中，太阳能研究工作处于低潮，参加研究工作的人数和研究项目大为减少，其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战（1935-1945）有关，而太阳能又不能解决当时对能源的急需，因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。1960年，在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供热的氨——水吸收式空调系统，制冷能力为5冷吨；1961年，一台带有石英窗的斯特林发动机问世。在这一阶段里，加强了太阳能基础理论和基础材料的研究，取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上的重大突破。平板集热器有了很大的发展，技术上逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究取得进展，建成一批实验性太阳房。对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行了初步研究。1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状太阳能的开发历史（第三阶段）第三阶段(1945-1965年)发展：在第二次世界大战结束后的20年中，一些有远见的人士已经注意到石油和天然气资源正在迅速减少，呼吁人们重视这一问题，从而逐渐推动了太阳能研究工作的恢复和开展，并且成立太阳能学术组织，举办学术交流和展览会，再次兴起太阳能研究热潮。

在这一阶段，太阳能研究工作取得一些重大进展，比较突出的有：1945年，美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池，为光伏发电大规模应用奠定了基础；1955年，以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论，并研制成实用的黑镍等选择性涂层，为高效集热器的发展创造了条件；1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状太阳能的开发历史（第四阶段）第四阶段(1965-1973年)停滞不前：这一阶段，太阳能的研究工作停滞不前，主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段，尚不成熟，并且投资大，效果不理想，难以与常规能源竞争，因而得不到公众、企业和政府的重视和支持。第五阶段(1973-1980年)大发展：自从石油在世界能源结构中担当主角之后，石油就成了左右经济和决定一个国家生死存亡、发展和衰退的关键因素，西方一些人惊呼：世界发生了“能源危机”（有的称“石油危机”）。这次“危机”在客观上使人们认识到：现有的能源结构必须彻底改变，应加速向未来能源结构过渡。从而使许多国家，尤其是工业发达国家，重新加强了对太阳能及其它可再生能源技术发展的支持，在世界上再次兴起了开发利用太阳能热潮。1973年，美国制定了政府级阳光发电计划；1974年，日本公布了政府制定的“阳光计划”；70年代初世界上出现的开发利用太阳能热潮，对中国也产生了巨大影响。1975年，在河南安阳召开“全国第一次太阳能利用工作经验交流大会”，进一步推动了中国太阳能事业的发展。这次会议之后，太阳能研究和推广工作纳入了中国政府计划，获得了专项经费和物资支持。1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状太阳能的开发历史（第五阶段）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状太阳能的开发历史（第六阶段）第六阶段(1980-1992年)再次停滞：70年代兴起的开发利用太阳能热潮，进入80年代后不久开始落潮，逐渐进入低谷。主要原因是：世界石油价格大幅度回落，而太阳能产品价格居高不下，缺乏竞争力；太阳能技术没有重大突破，提高效率和降低成本的目标没有实现，以致动摇了一些人开发利用太阳能的信心；核电发展较快，对太阳能的发展起到了一定的抑制作用。1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状太阳能的开发历史（第七阶段）第七阶段(1992年—至今)走出低谷：由于大量燃烧矿物能源，造成了全球性的环境污染和生态破坏，对人类的生存和发展构成威胁。在这样背景下，1992年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”，会议通过了《里约热内卢环境与发展宣言》，《21世纪议程》和《联合国气候变化框架公约》等一系列重要文件，把环境与发展纳入统一的框架，确立了可持续发展的模式。这次会议之后，世界各国加强了清洁能源技术的开发，将利用太阳能与环境保护结合在一起，使太阳能利用工作走出低谷，逐渐得到加强。太阳能的开发途径太阳能的开发途径（一）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状一、光热利用：它的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种。太阳能的开发途径（一）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状一、光热利用：根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用（＜200℃）、中温利用（200～800℃）和高温利用（＞800℃）。太阳能热水器太阳能干燥器太阳能蒸馏器太阳能空调制冷系统太阳灶太阳能热发电聚光集热装置高温太阳炉太阳能光热利用低温利用（＜200℃）中温利用（200～800℃）高温利用（＞800℃）太阳能的开发途径（二）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状二、太阳能发电：未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。目前已实用的主要有以下两种。光—热—电转换：即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换后一过程为热—电转换光—电转换：其基本原理是利用光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。太阳能的开发途径（二）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状二、太阳能发电：太阳能热发电的三种基本类型之一——塔式系统：塔式太阳能热发电系统的基本型式是利用一组独立跟踪太阳的定日镜，将阳光聚焦到一个固定在塔顶部的接收器上，用以产生高温，进而产生水蒸气或高温气体，推动汽轮发电机发电。目前世界上已经建成10余个塔式太阳能发电站。太阳能的开发途径（二）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状二、太阳能发电：太阳能热发电的三种基本类型之二——碟式系统：碟式系统由许多镜子组成的抛物面反射镜组成，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到750℃左右，发动机内部的工质通过反复吸热膨胀、冷却收缩的循环过程推动活塞来回运动实现连续做功，进行发电。

太阳能的开发途径（二）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状二、太阳能发电：太阳能热发电的三种基本类型之三——槽式系统：槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，聚焦太阳直射光，加热真空集热管里面的工质，产生高温，再通过换热设备加热水产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。太阳能的开发途径（二）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状二、太阳能发电——太阳能电池发电：太阳能电池的发展：1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一个实用的太阳能电池，效率为4%，于1958年应用到美国的先锋1号人造卫星上。太阳能电池逐渐由航天等特殊的用电场合进入到地面应用中。一个4KW的屋顶家用光伏系统可以满足普通家庭的用电需要，每年少排放的CO2的数量相当于一辆家庭轿车的年排放量。由于材料、结构、工艺等方面的不断改进，现在太阳能电池的价格不到20世纪70年代的1%。预期10年内太阳能电池能源在美国、日本和欧洲的发电成本将可与火力发电竞争。目前，年均增长率35%，是能源技术领域发展最快的行业。太阳能的开发途径（二）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状二、太阳能发电——太阳能电池发电：太阳能的开发途径（二）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状按照所用材料的不同：无机太阳能电池半导体硅(单晶、多晶、非晶、复合型等）化合物半导体（GaAs、CuInSe2、CdTe、InP等）有机太阳能电池有机半导体（酞菁锌、聚苯胺、聚对苯乙炔等）光化学太阳能电池（纳米TiO2等）二、太阳能发电——太阳能电池发电：太阳能的开发途径（三）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状三、光化利用：

这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。它包括光合作用、光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应。

/view/3876887.htm就是因吸收光辐射导致化学反应而转换为化学能的过程。其基本形式有植物的光合作用和利用物质化学变化贮存太阳能的光化反应。

植物靠叶绿素把光能转化成化学能，实现自身的生长与繁衍，若能揭示光化转换的奥秘，便可实现人造叶绿素发电。太阳能光化转换正在积极探索、研究中。太阳能的开发途径（三）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状三、光化利用——太阳能-氢能转换

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太阳能电解水制氢

太阳能热分解水制氢

太阳能热化学循环制氢

太阳能光化学分解水制氢

太阳能光电化学电池分解水制氢

光解海水制氢

太阳光络合催化分解水制氢

生物光合作用制氢太阳能的开发途径（四）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状四、光生物利用：

通过植物的光合作用，太阳能把二氧化碳和水合成有机物（生物质能）并放出氧气。

光合作用是地球上最大规模转换太阳能的过程，现代人类所用燃料是远古和当今光合作用固定的太阳能。

目前，光合作用机理尚不完全清楚，能量转换效率一般只有百分之几，今后对其机理的研究具有重大的理论意义和实际意义。单击添加大标题Yourtext太阳能的开发案例太阳能的开发案例（一）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状一、太阳能热水器原理：太阳辐射透过玻璃盖板，被集热板吸收后沿肋片和管壁传递到吸热管内的水。吸热管内的水吸热后温度升高，比重减小而上升，形成一个向上的动力，构成一个热虹吸系统。随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时通过下循环管不断补充温度较低的水，如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度。太阳能的开发案例（二）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状Ru2+*/S*Ru2+/STiO2(3.2eV)VocLoade-e-e-e-e-I-/I3-EFITOITOe-LUMOHOMOe-二、染料敏化太阳能电池原理：单击添加大标题Yourtext太阳能的开发现状太阳能的开发现状1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状

七十年代以来，特别是进入九十年代，迫于能源与环保的双重压力，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能的热潮，开发利用太阳能成为各国制定可持续发展战略的重要内容。

太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。太阳能的开发现状1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状

目前，太阳能的开发应用主要集中在太阳能产热、太阳能发电两方面。主要的应用有制造太阳能热水器、太阳能自发电路灯等。

到目前为止，太阳能热水器已经应用到普通民众之中，应用范围相当之有关，太阳能热水器已经成为家庭常用的几种家用电器之一。而伴随着近年来光伏产业的发展，太阳能发电也取得了长足的发展，太阳能电池的应用也越来越广泛，有一部分路灯应用了太阳能电池，而且在一些汽车、飞行器上也有人开始构思采用太阳能电池以扩大新能源的应用范围，减少污染。

在太阳能应用范围逐渐扩大的同时，一部分化石燃料被替代，从减少温室气体排放的角度来看，这是太阳能的一种胜利。太阳能的开发现状（中国）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状

/view/61891.htm蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔。目前，中国太阳能产业规模已位居世界第一，是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家和重要的太阳能光伏电池生产国。

中国比较成熟太阳能产品有两项：太阳能光伏发电系统和太阳能热水系统。太阳能的开发现状（全球）1.太阳能2.利弊3.开发历史4.开发途径5.开发案例7.前景展望6.开发现状

美日等发达国家硅半导体光电池发电成本降低了一个数量级：从每瓦50美元降到了5美元。此后世界各国专家大都认为，要使太阳能电站与传统电站(主要是火电站)相比具有经济竞争力，还有一段同样长的路要走——其成本再降低一个数量级才行。