百度文库低碳经济与新能源 论文和电化学技术在新能源中的利用

Athesissubmittedtoinpartialfulfillment环境科学与人类文明课程论文题目低碳经济与新能源姓名 学号 院系 专业 年月日低碳经济与新能源专业：学号：摘要：所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。“低碳”意味节能，低碳经济就是以低能耗、低污染为基础的经济。因此新能源的开发显得至关重要。关键字：低碳；能源；经济；可再生能源近来，“低碳”在媒体上出现的频率越来越高。几天前，温总理在接受新华社记者采访时，也提到了“低碳经济”。那么，何谓低碳经济呢？一．低碳经济的概念低碳经济是一种以能源的清洁开发与高效利用为基础，以低能耗、低排放为基本经济特征，顺应可持续发展理念和控制温室气体排放要求的社会经济发展模式。低碳经济是新的经济发展形态。低碳经济本质上就是可持续发展经济。低碳经济的核心是低碳产业、低碳能源、低碳技术和低碳消费，它是继农业革命、工业革命、信息革命之后，世界经济形态新出现的革命浪潮，即低碳革命。低碳经济已成为由工业文明向生态文明过渡的主要特征，成为未来社会经济发展和人民生活质量改善的主流模式。低碳经济几乎涵盖了所有的产业的领域。著名学者林辉称之为“第五次全球产业浪潮”，并首次把低碳内涵延展为：低碳社会、低碳经济、低碳生产、低碳消费、低碳生活、低碳城市、低碳社区、低碳家庭，低碳旅游、低碳文化、低碳哲学、低碳艺术、低碳音乐、低碳人生、低碳生存主义。二．新能源的含义（一）新能源的概念所谓的新能源是指非传统矿石能源以外的其他能源形式，具有来源上的可再生性以及使用上的低污染性。从上世纪50年代以来，世界各国都开始研究新能源，在风电、太阳能光伏与光热、生物质能发电、潮汐利用等方面取得了一定的成果，初步具备了产业化的条件。（二）新能源的主要特点（1）能量密度较低，并且高度分散；（2）资源丰富，可以再生；（3）清洁干净，使用中几乎没有损害生态环境的污染物排放；（4）太阳能、风能、潮汐能等资源具有间歇性和随机性；（5）开发利用的技术难度大。

（三）新能源的种类1、联合国开发计划署（UNDP）把新能源和可再生能源分为三大类：①大中型水电；②新可再生能源，包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能和海洋能等；③传统生物能。

2、我国新能源和可再生能源是指除常规化石能源和大中型水力发电及核裂变发电之外的生物质能，太阳能，风能、小水电、地热能和海洋能等一次能源以及氢能、燃料电池等二次能源。三．低碳经济新能源崛起近来，西方金融危机似乎逐渐走出持续低迷的困境，在复杂多变的复苏状况下，人们普遍期待新的变局到来，而一场以新能源革命和低碳经济为主题的绿色浪潮正在席卷全球。从美国，到日本、欧洲各国，低碳经济和新能源战略是西方发达国家占领新的国际市场竞争制高点、主导全球价值链的新王牌。在经济危机的打击下，世界各国都受到了不同程度的打击，而低碳经济作为一个新的经济增长点会带来许多重大投资机会。特别是高能效的电力、交通、建筑、工业和绿色基础设施建设这五个方面将会产生重大投资机会。低碳经济涉及的行业和领域十分广泛，主要包括低碳产品、低碳技术、低碳能源的开发利用。在技术上，低碳经济则涉及电力、交通、建筑、冶金、化工、石化等多个行业，以及在可再生能源及新能源、煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发、二氧化碳捕获与埋存等领域开发的有效控制温室气体排放的新技术。在当今世界，讨论新的经济增长点，已经不能单一地考虑某种新产业对于经济增长的作用。作为经济增长点，不仅要对持续的经济增长有贡献，而且要对提高劳动就业和降低二氧化碳有重要贡献。哥本哈根气候理事会日前发布的报告显示，开发和使用低碳排放的清洁能源能够创造商机，带来数以百万计的就业机会。四．新能源开发现状（一）新能源开发前景看好长期以来，人类在生产和生活中一直使用石油和煤炭等化石能源，随着能源需求量的不断增加，不可再生能源储量却逐渐减少，能源危机的幽灵不时闪现，世界已经进入“高油价时代”，能源安全问题成了许多国家面临的一大挑战。此外，大量使用石化能源造成环境污染，碳排放增加，引起全球气候变暖，使我们赖以生存的地球家园环境恶化，这是人类面临的另一重大挑战。在这一背景下，节能减排、绿色发展是必然选择，寻求新能源替代化石能源日显迫切。所谓新能源是相对于传统能源而言，指正在研发或开发利用时间不长的一些能源形式，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核能等。由于新能源造成的污染少，被誉为“清洁能源”或“绿色能源”。新能源中的太阳能等是取之不竭的可再生能源，对解决能源短缺和环境污染问题具有重要意义，因而被各国普遍看好。联合国环境规划署发布的《2009年全球可持续能源投资趋势》报告称，近几年清洁能源投资迅猛增长。2008年，全世界对其投资高达1550亿美元，首次超过对煤炭和石油等传统能源1110亿美元的投资，其中以风能居首，投资金额为518亿美元，太阳能位列第二，投资额为335亿美元。2009年，对新能源及其技术的研发投资成为一些国家应对金融危机、振兴经济的重要组成部分。美国计划在未来10年投资1500亿美元；欧盟则在去年3月提出包括新能源在内的绿色经济发展计划，将在未来4年投资1050亿欧元。日、韩也有类似的举措。各国纷纷抢占新能源技术的制高点。迄今为止，部分新能源技术已经取得长足发展并得到广泛应用。西班牙正在建设其最大的太阳能发电厂，可以为2.5万户家庭提供所需电力，预计2011年投入使用。韩国、印度、俄罗斯等13个国家正在建设53座核反应堆，美国也立项将建设数十座核反应堆。在风能利用方面，英国曾宣称已经超过丹麦，成为世界上最大的近海风能生产者，并乐观预计，到2020年风能将占英国能源利用的30%。美国计划到2012年，使其国内发电总量的10%来自风能、太阳能等可再生能源，2025年，这一比例将达到25%。（二）新能源发展困境1.当投资热情遭遇窘迫现状与其他各行业不同的是，新能源行业十分倚重政府资金和政策扶持，其自身竞争力往往难以承受市场考验，而经济压力又让政府补贴不可能长久进行下去。有经济学家对其抨击称，“现在新能源企业没有一个可以不靠补贴生存，这样的行业要想成为主流是不可能的。”此外，为了使用新能源，汽车、供暖、电力设备等都需要改造。因此，新能源泡沫一旦破裂，所导致的社会影响将不亚于房地产等泡沫的破裂。它将波及政府、企业、民众等各个层面，影响金融、基建、电力等相关行业。据媒体报道，美国兰德公司的报告称，整个可再生能源部门仍属幼稚工业，目前很难与传统的能源行业进行市场竞争。太阳能、风能发电成本为火力发电的3~10倍，如无强制性规定，根本无法进入市场。麦肯锡咨询公司统计，平均每个可再生能源技术企业的创业资金约需1400万美元，中期投资约在1亿~2亿美元，且需要更大规模的基建与之配套，很多一窝蜂上马的企业根本没有这样的实力。因此，这个行业的健康发展令人担忧。2.警惕深层次危机许多发展中国家的新能源的市场规模还很小，发展空间受限。这就意味着，国家财政补贴还要支持一段时间。而人们不免担忧，我们的财力是否能长期补贴新能源。其次，基础研发领域投入明显不足，关键技术瓶颈始终未能有大的突破;如果无法掌握新能源产业的核心技术，也没有国家级的研发机构来从事产业共性、战略性、基础性的研究，没有像样的“国家队”。第三，同质化严重，优质产能紧缺。再者，产业潜在的安全风险巨大，市场扩张远远超前于技术成熟。今后再发展新能源，审批项目的时候要设立一定的标准，避免无序竞争。政府还需明确向企业告知项目上马的潜在风险，给企业提供及时、可靠的市场信息，让企业在信息透明，有充分风险估计的氛围中竞争和发展。目前，对新能源及其技术开发和应用的制约因素仍是其成本太高，投入太大。五．我国如何走好低碳发展之路（一）转变发展理念和价值观必须转变发展理念和价值观，把发展阿低碳经济和构建低碳社会作为长远的发展目标。要接受低碳经济的概念，在低碳发展的基础上收获GDP，实现经济增长和GDP的增加。低碳既是环境问题，也是发展问题；既是全球问题，也是区域问题。目前，人们正在倡导“四倍跃进”，即资源使用减半，人民福祉加倍，这在目前的技术条件下完全可以做到。同时，实现低碳发展决不只是宏观层面上、全球的事情，它在微观层面也是可以操作的、可视的。只要在发展经济的同时，注重环境保护，通过发展循环经济，把资源消耗限制在资源再生的阈值之内，把对环境的损害限制在环境自净能力的阈值之内，就可以实现低碳发展。可喜的是，低碳发展已经逐步为人们所接受，许多地区开始自觉地进行低碳发展示范和实验。譬如，广东正在推进优化产业结构，加快产业升级，减少能耗，降低CO2排放水平，珠海正在建设“低碳经济示范区”。河北省保定市也在试图推进低碳经济，提出了“既不能为了发展而牺牲环境，也不能为了保护环境而放弃发展”的思路，要建设“中国电谷”。在国家层面上，笔者参与了国家科技部正在拟议出台的“低碳发展科技示范区”的前期准备工作。国家科技部将根据中国目前的能源结构、发展阶段、技术水平等现实条件，推进“低碳发展科技示范区”工作，在示范区推行低碳发展理念，选择不同类型的区域、行业、领域等进行试点和示范，按照“点-线-面”模式推进，通过低碳技术集成，开展技术推动和完善推广，通过可复制的模式探索，最终实现更广阔区域的低碳发展，支撑推动整个社会的低碳发展。（二）经济结构和能源结构的转型发展低碳经济，需要经济结构和能源结构的彻底转型。从经济结构上看，要转变现有的“高消耗、高排放、高污染”的经济体系，用低碳农业替代高碳农业，用低碳工业体系替代高碳工业体系，走“低消耗、低排放、低污染”的经济发展之路。从能源结构上看，要以可再生能源替代化石能源，构建新能源经济体系。研究表明，1tce（吨标准煤）的可再生能源相当于1.4t普通煤（发电量5000大卡/kg），CO2减排2.56t，烟尘减排245kg，SO2减排33.6kg，NOx减排5.6kg。据统计，我国2008年可再生能源利用量达到2.6亿tce，相当于减少3.64亿t燃煤，CO2减少6.65亿t，烟尘减少6370万t，SO2减少874万t，NOx减少146万t。可见，可再生能源产业的发展和新能源产业体系建设是实现低碳发展的重要途径。目前，能源供需形势相对缓和，为结构调整提供了难得的战略机遇。要抓住这一机遇，大力发展清洁能源，着力提升可再生能源产业的快速发展，进一步淘汰小火电、小煤矿、小炼油等落后生产能力，提高资源利用效率和清洁化水平。（三）传统能源也要"绿化"

在国际上掀起发展低碳经济热潮之后，我国也在哥本哈根会议上作出承诺，到2020年实现单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40%-45%。要实现这样的减排目标，不仅需要发展新能源产业，还要大力对传统化石能源进行节能减排，而且在分析人士看来，后者的潜力更大，而需要付出的成本则更低。

据中电联发布的数据，截至2008年底，全国发电设备容量79253万千瓦，其中火电60132万千瓦，约占总容量的75.87%，风力、太阳能、生物质等"新能源"占比大约仅为7%。目前，我国的电源结构仍以火电为主，分析人士预计未来在传统化石能源"节能减排"的文章大有可为。此外，我国工信部提出发展"战略性新兴产业"，这意味着，以新能源产业发展为由头，我国众多传统产业都有望进行结构调整和发展思路的转型。（四）从低碳经济到低碳社会低碳发展之路固然应该重视发展低碳经济，构筑轻型的经济体系，但更重要的是还要构筑一个低碳社会，它涉及到社会生活的各个方面。首先要发展低碳交通。目前，发展低碳交通已经成为一种世界潮流，而公共交通是实现低碳交通的重要发展方向。其次，要构建低碳政府。中国是一个强势政府主导的国家，政府在社会经济活动中扮演着极其重要的角色。政府不仅作为投资的主体形成国有资本，还作为消费的主体改善着公共服务的能力。再次，要发展低碳社区。社区是人们生活、居住的主要场所，其居民有共同的认同感。发展低碳社区，不仅非常必要，也具有可操作性。第四，要发展低碳校园。校园是一个相对独立、封闭的运行系统，学校作为传播人类文明和知识的机构，具有引领人类文明、提升公众意识的职能。学校的主体是学生，他们是一批朝气蓬勃的新生力量，最容易接受新生事物。因此，在学校推进低碳发展具有得天独厚的优势。最后，要倡导低碳消费。参考文献：[1]百度百科低碳经济[EB/OL].[2]成西，低碳生活就在身边[N]．恩施日报.2010[3]张真，戴星翼[M].环境经济学教程.复旦大学出版社[4]中国可再生能源学会.2008年中国新能源与可再生能源产业发展报告[R].[5]低碳发展之路需要经济和能源结构双重转型[D].[6]吴迎春，新能源新希望[N]人民日报2010-01-04

电化学技术在新能源中的利用一.能源的概况1.能源的重要性1.能源的重要性自古以来,人类就为改善生存条件和促进社会经济的发展而不停地进行奋斗.在这一过程中,能源一直扮演着重要的角色.从世界经济发展的历史和现状来看,能源问题已成为社会经济发展中一个具有战略意义的问题,能源的消耗水平已成为衡量一个国家国民经济发展和人民生活水平的重要标志,能源问题对社会经济发展起着决定性的作用.2.能源的种类2.能源的种类大自然赋予人类的能源是多种多样的,一般可分为常规能源和新能源两大类.常规能源包括煤炭,石油,天然气和水能,而新能源有生物质能,核能,风能,地热能,海洋能,太阳能和氢能等.其中煤炭,石油,天然气被成为化石能源,水能,生物质能,风能,太阳能和氢能等是可再生能源.3.化石能源的问题(1)化石能源的短缺化石能源的短缺能源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础,是国民经济发展的命脉,但目前主要使用的化石能源的储量不多.据2002年世界探明的化石能源的储量和使用量统计,世界上煤,石油和天然气的储采比分别为204,40和60年,中国的情况更为严峻,据2002年统计,中国煤,石油和天然气的储采比只有82,15和46年.这表明在人类历史的长河中,只有很短的一段时间能使用化石能源.随着我国经济的持续高速增长,对能源的需求也持续攀升.我国一次能源消费总量从1978年的5.3亿吨标准煤,上升到2002年的14.3亿吨.据估计,我国在2004,2020和2050年的石油消费量达3,4.5和6亿吨,其中进口量分别为1,2.7和4亿吨.4亿吨的进口量相当于目前美国的石油进口量,这不但会制约我国经济的可持续发展,而且对国家的安全也十分不利.(2)化石燃料造成严重环境污染和气候异常化石燃料造成严重环境污染和气候异常化石燃料的使用引起的环境污染,排放的CO2会造成温室效应,使全球气候变暖.有关机构已向联合国发出警告,如再不对CO2的排放采取严厉措施,在10年内,世界的气候将产生不可逆转的变化.我国的环境污染问题更是日趋严重,目前,我国CO2排放量占世界总排放量的14%,在美国之后位居第二,估计到2025年,将位居第一.在本世纪初联合国关于环境污染的调查中,发现在世界上十个环境污染最严重的城市中,七个在中国.它们是太原,北京,乌鲁木齐,兰州,重庆,济南和石家庄.4.21世纪世界能源发展趋势世纪世界能源发展趋势(1)节能技术将备受重视节能技术将备受重视节能就是提高能源利用率,减少能源的浪费.目前节能技术水平已是一个国家能源利用情况的综合性指标,也是一个国家总体科学技术水平的重要标志.许多研究报告指出,依靠节能可以将能源需求量降低2530%.我国在能源利用方面的效率很低,我国的能耗很高,是世界平均水平的2倍,发达国家的5-10倍,因此更应重视节能技术,我国应该充分重视化石能源的高效利用.(2)世界能源系统将发生重大变革世界能源系统将发生重大变革据预测,20世纪形成的以化石燃料为主的世界能源系统将在21世纪转换成以可再生能源为主的新的世界能源系统.在20世纪末,化石燃料的使用量占了世界一次能源用量的89.5%.据世界能源委员会(WEC)和国际应用分析系统研究所的研究报告认为,在20世纪上半叶,化石燃料仍将是世界一次能源的主体,但到21世纪下半叶,太阳能,生物质能,风能等新能源将占世界能源的50%左右.(3)煤炭将作为过渡能源而受到重视煤炭将作为过渡能源而受到重视由于石油和天然气的储量较少,而煤炭储量相对较多,因此煤炭将作为一种过渡能源而在21世纪上半叶受到重视.主要发展的技术是洁净煤技术,煤液化和汽化技术.(4)新化石能源的开发将得到强化新化石能源的开发将得到强化近年来发现,在海洋300米深处有甲烷水合物存在.目前,甲烷水合物的开发已经受到特别的关注.据估计,世界甲烷水合物的储量可能超过石油,天然气和煤炭储量的总和.因此,甲烷水合物作为储量巨大的未开发能源开始受到世界各国的高度重视.(5)核能的利用将进一步得到重视核能的利用将进一步得到重视据国际原子能机构统计,在20世纪末,全世界运行的核电站有436座,总发电量为3.5亿千瓦.这些电站主要分布在美,法,日,英,俄等31个国家,近年来,由于担心核电站运转的安全性,核废料对环境的影响和核技术扩散对世界安全性的影响,核能的发展在发达国家已有下降趋势,但在亚洲地区仍有强劲的增加趋势,我国准备在今后几年内建造4座核电站.受控核聚变是一直受人们关心的技术,因为在海水中大约有23.4亿万吨氘,如受控核聚变技术在21世纪能得到应用,在21世纪末,核能可望占世界一次能源的30%左右.(6)可再生能源的开发将越来越受到重视可再生能源的开发将越来越受到重视鉴于化石燃料的短缺及化石燃料的使用引起严重的环境污染和气候异常,人们对新能源的开发越来越重视.其中水力能,地热能,海洋能和风能的可利用资源有限,因此,太阳能,生物质能和氢能的利用将倍受关注.二.生物质能的利用1.生物质能的优点.(1)生物质来源丰富地球上每年生长的生物质总量约14001800亿吨,相当于目前世界总能耗的10倍,我国的生物质能也极为丰富,可作为能源开发的生物质能总量可达4.5亿吨标准煤.加上生物质能可再生.因此,生物质能的高效,规模化利用可有效缓解世界能源供需矛盾.(2)生物质能可多途径利用(a)直接燃烧.其热能和蒸汽可发电,技术成熟,但效率低.(b)生物转化.包括制沼气和水解发酵制取醇类.生物质制甲醇和乙醇技术基本成熟,但生产成本较高.生物质制沼气技术相当成熟.2002年全国已建1300多万个沼气池.(c)光热转化.通过气化,裂解,光催化等技术,获得气,液体燃料来发电.(d)生物柴油.从油料植物提取植物油,经甲酯化得生物柴油.它有含氧高,含硫低,分解性能好,燃烧效率高等优点.(3)生物质能利用的环境污染少由于生物质利用过程中释放的CO2是其生长过程通过光合作用从环境吸收的,所以生物质能的利用过程不排放额外的CO2,而对环境污染少.生物质能的利用还能降低污染.如可利用生物质热解汽化技术处理生活垃圾等,可得到以甲烷为主的燃气,实现垃圾的减量化,无害化,资源化.2.生物质能利用的问题2.生物质能利用的问题生物质能利用的缺点主要是生物质分布广,大面积收集成本高,经济的收集半径在50公里以内,只适合建立小型,分散的生物质能利用系统.而小型转换系统的效率低,不提高生物质能的利用效率就不能获得好的经济效益,这是生物质能至今未能实现规模化应用的关键问题之一.因此,如何在小型,分散体系实现能量的高效,清洁及规模化利用是迫切需要解决的问题.三.太阳能的利用1.太阳能的优点太阳能的优点(1)太阳能来源丰富太阳能来源丰富太阳能来源丰富是众所周知的,这似乎是一种用之不绝,取之不尽的能源.太阳内部不停地进行热核反应,释放出巨大的能量,辐射到地球上的能量只占起辐射总能量的极小部分,约1/22亿,但地球每年接收的太阳能至少有6×1017千瓦小时,相当于74万吨标准煤的能量.其中被植物吸收的仅占0.015%.可见,开发太阳能利用的潜力很大.(2)太阳能的使用没有污染问题太阳能的使用没有污染问题这也是众所周知的,太阳能的使用基本上没有污染问题.(3)太阳能可多途径利用太阳能可多途径利用(a)太阳能的热利用.如太阳能热水器,太阳灶,太阳能蓄热池发电等.(b)太阳能发电.如太阳能电池和光电池.(c)光催化和光电催化制氢.主要用这两种技术从水或生物质中制得氢气.2.太阳能利用的概况太阳能利用的概况近年来,太阳能的利用发展很快,据1997年的数据,全球太阳能发电量已达800兆瓦.到2000年,日本已有7万个住宅用上太阳能电池,美国和欧盟计划在2010年前安装100万套太阳能电池.特别是把太阳能电池与屋顶瓦结合成光电发电系统,目前欧洲已有300套,年发电量为1亿千瓦.这种系统不但可供应清洁能源,而且美观耐用,寿命可达25年.太阳能的热利用发展更快.特别在我国,太阳能热水器的年产值已达60多亿元,居世界首位.3.太阳能利用的问题太阳能利用的问题开发太阳能利用的主要问题是如何提高太阳能的转换效率,其次是降低成本,这对我国特别重要,目前我国生产太阳能电池的能力已达几百兆瓦,但由于价格高,基本上都销往国外.第三,一些技术,如光催化和光电催化制氢技术还没成熟,没有达到实用化的阶段,应该抓紧这方面的研究和发展.四.氢能的利用1.氢能的优点氢能的优点(1)氢是自然界储量最丰富的元素.(2)氢是除核燃料外发热量最大的燃料.(3)氢燃烧生成水,是世界上最清洁的燃料.(4)燃烧性能好,可燃范围大,燃烧速度快.(5)氢可用多种方法大规模生产.(6)氢的利用形式多,可通过燃烧发电,通过燃料电池发电等.2.对氢能利用的重视2002年加拿大举办了以"氢行星"为主题的第14届世界氢能源大会.2003年在华盛顿召开15个国家和地区参加的"国际氢能经济合作伙伴"会议.冰岛计划用40年时间将冰岛建成"氢社会".布什将投资120亿美元来促进氢能源的发展.过去5年,工业化国家在氢能开发领域的投入年均递增20.5%.氢将取代天然气,油和煤而成为未来世界的主要能源,进入氢能时代已成为近年来的热门话题,21世纪将是氢能世纪.布什举着使用氢燃料的照相机我国对发展氢能经济也开始重视,参加了2003年在华盛顿召开的有15国家参加的"国际氢能经济合作伙伴"会议.2004和2005举办了两次关于氢能经济的中美双边会议.今年一月,中国科学院院士局召开了关于"石油替代能源"的研讨会,主要讨论石油资源可持续性分析,石油的替代能源,氢能燃料和我国的石油替代能源.并要组织人员进行软课题研究.3.氢能的问题3.氢能的问题(1)氢的价格氢的制备,储存和运输中的价格问题,是影响走进氢能时代的很关键的问题.要降低其价格,必须形成氢的制备,储存和运输的网络.(2)廉价清洁的制氢技术问题(2)廉价清洁的制氢技术问题目前制氢效率很低,氢的制取要消耗大量的能量,因此寻求大规模的廉价清洁的制氢技术是各国科学家共同关心的问题.(a)化石燃料制氢:目前,96%氢从化石燃料制备,技术成熟,但要造成环境污染.(b)电解水制氢:技术成熟,但耗能多,价格高.一般每生产1立方米的氢气,需要消耗4.2-6度的电能,其能量转化率不到32%.(c)生物质制氢:有可再生,产量大,可储存,碳循环等优点,从中长期看是最有前途的制氢方式.目前生物质制氢效率低.(d)生物制氢:国内外在选育高效产氢菌株工作进展不快,制氢效率低.(e)风能制氢:用风能发电来电解水产生氢,技术上没有问题,降低成本和风能发电量少是主要的问题.(f)太阳能制氢:该法还处在基础研究阶段,离商业化还有较远的距离.(3)氢的储运问题(3)氢的储运问题氢的储运技术主要解决储运的安全性和成本,现在由于储运技术不过关,因此浪费了许多氢.许多工业过程,如炼油,炼焦,氯碱,合成氨,合成甲醇及煤气制造等多有大量的副产品氢气,只是由于储运技术的问题而不能被利用.我国每年放空和烧掉的氢气至少在1010标立方米以上.因此解决氢的储运问题也是走进氢能时代的一个很关键的问题.目前氢的储运还有很大问题.(a)高压储氢:储氢量少,只有1%左右,还有不安全的问题.(b)液氢储氢:很不方便,储氢设备大,蒸发损失大.(c)吸附储氢:这是目前的研究热点,但储氢容量还较低,一般不超过2%.镁合金储氢在3%,但储放不可逆.热门一时的纳米碳管储氢也已没有了希望,最终的储氢量也只有1%左右.(e)化合物储氢:放氢不容易.(4)燃料电池还没有商品化用氢作燃料的燃料电池的出现是促进氢能利用的重要原因.近年来,由于化石燃料资源短缺和环境污染日趋严重,各国对燃料电池的研究十分重视.美国《时代周刊》把燃料电池列为21世纪十大高新科技之首,燃料电池已被认为是21世纪极具应用前景的一种新型能源系统.虽然燃料电池有很诱人的优点,而且燃料电池的发展已有100多年的历史,但至今还没有一种燃料电池已经真正商品化,因此,燃料电池何时才能商品化是一个与氢能利用密切相关的问题.4.反对氢能的意见4.反对氢能的意见(a)氢以化合物形式存在,制氢要消耗能源.它不是一种能源,而是能源的流通手段.(b)氢的泄漏会改变气候.氢不可避免泄漏,泄漏量可达15%.泄漏的氢会在大气形成水雾,它会象二氧化碳一样,使天气变暖.(c)现在一般用高压氢作燃料电池燃料,氢的泄漏会产生很大的不安全性,手机等的火花就会使泄漏的氢发生爆炸.(d)冰岛能做的,其他国家不一定能做,冰岛的氢都是电解水制得的,因该国70%的电是由地热和水电站产生的.(5)氢的清洁生产要用风能和太阳能.据估计,如用风能发电制氢,当风能发电量达到美国6%的用电量,风能发电机要占的面积要有半个加州那么大.(6)布什承诺投资120亿美元用于氢能的研究是一个微不足道的投资.美国去年用于核能和矿物质燃料方面的研究经费大于氢燃料的研究经费.美国推行"健康婚姻"的预算就有150亿美元.美国用于伊拉克战争的经费每月390亿美元.(7)氢燃料电池价格昂贵.目前内燃机成本为每千瓦50美元,而氢燃料电池为800美元.估计大量使用后,也要300美元.另外所有的加油站改成加氢站也要花费大量的资金.五.燃料电池加速氢能利用1.燃料电池的优点.(1)燃料电池是一种高效清洁的能量转换系统,可降低环境污染和气候异常.(2)燃料电池能高效利用生物质转化产生的气,液物质和氢作燃料,因此,能促进氢能的利用.(3)燃料电池的发电效率不受体系规模限制,小型燃料电池同样能够实现高效发电,适合于生物质分散性的特点.2.燃料电池定义燃料电池是一种不经燃烧直接以电化学反应的方式将燃料的化学能转变成电能的装置,只要连续供应燃料,燃料电池就能连续发电.3.原理阳极反应:H2=2H++2e阴极反应:1/2O2+2H++2e=H2O总的反应:H2+1/2O2=H2O4.燃料电池分类碱性燃料电池(AFC)(1)碱性燃料电池(AFC)阳极:催化剂:Pt,燃料:氢阴极:催化剂:Ag,氧化剂:氧电解液:30%KOH隔膜:石棉膜工作温度:60-80oC用途:航天器和潜艇的动力源优点:比能量和比功率高缺点:对CO2敏感,不宜地面使用(2)磷酸燃料电池(PAFC)磷酸燃料电池(PAFC)阳极:催化剂:Pt,燃料:氢阴极:催化剂:Pt,氧化剂:氧电解液:98%磷酸工作温度:200oC用途:家庭住宅能源和汽车动力源优点:稳定性好,已有商品生产缺点:用贵金属作催化剂,价格高.(3)质子交换膜燃料电池(PEMFC)质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极:催化剂:Pt,燃料:氢阴极:催化剂:Pt,氧化剂:氧电解液:含水的质子交换膜工作温度:60-80oC用途:汽车和潜艇等的动力源优点:比能量和比功率高,寿命长,应用范围广缺点:对CO敏感,价格高,800美元/千瓦,而内燃机50美元/千瓦.氢源问题.(4)直接甲醇燃料电池(DMFC)直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极:催化剂:Pt合金,燃料:氢阴极:催化剂:Pt,氧化剂:氧电解液:含硫酸的质子交换膜工作温度:60-80oC用途:可移动的小型电子仪器设备动力源优点:比能量高,体积小问题:Pt对甲醇氧化电催化效率低,易被甲醇氧化中间产物毒化,甲醇会透过质子交换膜.(5)熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)阳极:催化剂:Ni,燃料:氢阴极:催化剂:NiO,氧化剂:氧电解液:熔融碳酸盐(NaCO3-LiCO3)工作温度:600oC用途:发电站优点:反应温度高,不需贵金属催化剂.可用含CO的燃料气.寿命长.能量转换率高,可达80%.问题:高温下,电解液会腐蚀电极材料.寿命2万小时,商业上要4万小时.(6)固体氧化物燃料电池(SOFC)固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极:催化剂:NiZrO2,燃料:甲烷,氢阴极:催化剂:NaCrO4等,氧化剂:氧电解液:ZrO2,CeO2等工作温度:900oC用途:发电站优点:不需贵金属催化剂.寿命长.可用各种燃料气.抗中毒能力强.能量转换率最高,可达80%以上.问题:高温下,密封困难,放大困难.价格高.5.PEMFC发展现状发展现状(1)世界各国对世界各国对PEMFC的重视世界各国对的重视近十年来,近十年来,PEMFC技术的研究开发受到技术的研究开发受到许多国家的政府和跨国大公司的极大重视,许多国家的政府和跨国大公司的极大重视,已出现许多PEMFC电动车样车.电动车样车.已出现许多电动车样车我国计划,年奥运会期间,我国计划,到2008年奥运会期间,将有我年奥运会期间国生产的燃料电池电动车会小批量,国生产的燃料电池电动车会小批量,示范性地行驶在街头.性地行驶在街头.年世博会期间,辆燃料电池公交到2010年世博会期间,20辆燃料电池公交年世博会期间辆燃料电池出租车,车,300辆燃料电池出租车,1000辆电动辆燃料电池出租车辆电动汽车以及一批燃料电池场地车和邮政车都将投入运行,届时,上海将建成5座加氢将投入运行,届时,上海将建成座加氢站来满足这些车辆对氢燃料的需求对氢燃料的需求.站来满足这些车辆对氢燃料的需求.(2)PEMFC商业化的问题商业化的