精细化工专业人才培养方案和电化学技术在新能源中的利用

PAGEPAGE5精细化学品生产技术专业人才培养方案一、培养目标本专业培养热爱祖国，拥护党的基本路线，德、能、体、美等全面发展的，具有现代社会必备的基本素质，掌握精细化工生产必需的基础理论知识和基本技能，从事精细化工生产运行、技术开发、生产技术管理等工作需要的实践能力强的高素质技能型人才。二、主要就业岗位本专业毕业生可在精细化工、盐化工、制药化工、石油化工、煤化工等相关行业的以下岗位从业1、一线化工生产操作岗位，如合成操作、分离与提纯操作、车间调度等岗位；2、生产组织与工艺技术的管理等岗位；如车间生产统计、成本核算等岗位；3、化学品分析与检验原料，如原料、中间体及成品检验等岗位；4、产品开发和工艺技术改造岗位；5、产品的营销等岗位。三、培养规格（一）知识要求1、掌握本专业所需的政治理论、应用数学、英语等文化知识。2、掌握化学基础、化学理论基础等基础化学知识。3、掌握化工单元操作、化工设备、化工机械及制图等工程知识。4、掌握精细化学品生产产品制备、精细化学品分析、复配及生产工艺、环保安全等专业知识。5、掌握化学试验、工艺试验、分析实验的基本技能及化工产品生产基本技能。（二）能力要求1、具有对精细化学品生产生产操作、化工产品分析检测、化工产品质量控制的基本技术；2、具有在化工及相关领域从事设计、生产、管理和技术研究、新产品开发、化工自动化控制的基本能力；3、具有化工设备维护与维修能力；4、具有阅读相关科技英文资料，使用工具手册能力；5、具有一定的科学研究和实际工作能力；6、具有良好的身体素质，达到大学生体制健康标准；7、具有良好的心理素质，能很快的融入到社会之中，发挥自己的一技之长；8、具有独立工作、不断探索、获取新知识的基本能力。（三）从业素质1、思想道德素质：掌握邓小平理论的基础知识，较强的思想道德修养和马列主义理论基础。具有爱岗敬业，遵纪守法的职业道德和思想品德。2、文化素质：具有较强的文化素质修养，一定的法律常识和语言表达能力。3、专业素质：熟悉专业技术知识，掌握专业能力，能够进行产品开发、制造、维护。4、身心素质：具有良好的身体素质，较强的心理素质和创新精神，勇于克服困难。（四）职业资格证书与技能等级证书要求证书名称证书要求有机合成工证书中级及以上，必须取得化工分析工证书中级及以上化工总控工证书制图员证书全国高等学校英语应用能力考试证书A级或B级，必须取得全国计算机等级考试证书一级及以上，必须取得四、招生对象与学制招生对象：高中毕业生学制：三年，学习期限3-4年。五、核心课程简介1、精细化工生产技术主要讲授表面活性剂、合成材料加工用化学品、农用化学品、石油化学品、水处理剂、涂料、黏合剂、化妆品、食品添加剂、工业与民用洗涤剂以及信息材料等相关知识。着重介绍各类产品的功能、类别、应用性能和发展趋势；将精细有机合成单元反应与具体工业生产实例结合，重点阐述典型精细化学品的合成路线和工艺路线，生产技术；并介绍了某些品种的技术经济指标，原料规格及消耗，国家及行业标准，分析测试技术等；以期培养学生技术应用能力，提高分析问题和解决实际问题的综合素质。2、精细化学品检测技术学习精细化学品的特征和生成、工业分析、元素分析、精细化学品的有机质的结构、工艺性质、精细化学品分类以及精细化学品化验能力和综合素质的培养，重在培养学生的实际操作能力。3、精细有机合成课程的基本任务是使学生获得有机合成化学的基本知识、基本理论及基本合成实验技能。掌握分子骨架的形成，官能团的导入、除去及互变；学会逆合成分析法与有机合成设计。通过该课程培养学生在以后化工生产中分析问题、解决问题的能力。使化学合成方面的能力得到加强，同时为专业课的学习奠定良好基础。4、化工单元操作技术学习流体流动、流体输送、非均相物系分离、传热、蒸发、结晶、蒸馏、吸收、萃取、干燥等化工单元操作。使学生掌握化工单元操作的基本原理、基本计算和实验基本技能，了解典型化工设备性能、结构与操作，能进行单元操作设备的工艺设计计算。5、化工制图学习制图的基础知识，投影原理、视图、剖面图、零件图、装配图、轴测图、化工设备图、化工管路图和化工工艺流程图，使学生能绘制一般的零件图、化工设备图、工艺流程图和化工管路图。并初步掌握计算机绘图的方法，绘制简单的化工工艺设备及工艺图。6、药物合成技术主要学习碳链的形成、碳环及其衍生物、杂环化合物、多肽和生物大分子、官能团转换、选择性合成反应以及药物与精细有机品合成设计方法等内容。重点强调在掌握整体知识框架的基础上，如何设计合成路线和实验方案，并能对其运用工程的方法进行优选。7、高聚物生产技术本课程通过学习自由基聚合反应、离子型聚合反应、配位聚合反应、开环聚合反应、缩聚反应与逐步加聚反应、高聚物的结构、高聚物的物理性能、高聚物的化学反应、聚合反应的工业实施方法、合成树脂及塑料、合成橡胶、合成纤维等主要内容，使学生掌握高聚物的基本概念；掌握高聚物的命名与分类方法；了解高聚物的形成反应类型，基本特点及工业生产方法及高分子材料的应用。8、精细化工设备主要讲授精细化学品的生产设备的选用、维护与保养、常见故障的处理等。使学生熟悉常见设备的结构、工作原理、使用原则和选择方法。要求学生能掌握主要生产设备和辅助设备的工作原理和性能。具有对设备选型配套的初步能力，能熟悉主要设备的安全操作与使用、维护与保养。9、化学基础学习化学基本定律和基本计算、原子结构、分子结构、元素化学性质变化规律、化学反应速率和化学平衡、电解质溶液、氧化还原反应、配位化合物和重要元素的化合物。使学生掌握无机化学的基本知识、基本理论和化学计算能力。学习定量分析基础理论与实验技术，掌握酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定、气体分析方法、化学分离操作及数据处理。学习脂肪烃、芳香烃、卤代烃、重要的含氧化合物、重要的含氮化合物、脂环、杂环化合物、碳水化合物。使学生掌握各类有机化合物的命名、结构、性质及其相互转化的基本规律，熟悉重要有机化合物的工业来源、合成方法、性质及用途。10、化工理论基础学习气体性质、热力学基础、化学平衡、相平衡、溶液、电化学、表面化学与分散体系、化学动力学等，使学生掌握化工理论基础的基本理论和基本计算。六、教学进程表（表1、2、3）表1精细化学品生产技术专业理论教学进程表课程类别课程代码课程名称总学时理论学时实践学时学分学期周学时分配考核方式1/172/153/164/135/166/18必修课公共课120100111思想道德修养与法律基础5445933考试120100211毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论72601244考试120100311形势与政策教育14400考查120100411形势与政策教育24400考查120100511形势与政策教育34400考查120100611形势与政策教育44401考查120100711121200.51考查120100811121200.51考查120100911121200.51考查050305311公共英语1645863.54考查050305411公共英语2645863.54考试050305511专业英语3228422考查050609911大学语文72720422考查120101011军事理论3636022考查120200111体育13252722考查120200211体育23252722考查120200311体育33252722考查020100321计算机文化基础6432323.54考试030110121高等数学484802.53考试专业课化学基础16448163.54考试030111321化学基础26048123.54考试030111421化工理论基础5650634考查030111521化工制图56263034考查030111731化工分离工程5244834考试030112421精细化工设备4836122.53考试030112621药物合成技术56441234考试030111921精细有机合成56401634考试030112021化工单元操作技术156401634考试030112121化工单元操作技术256401634考试030112221表面活性剂484082.54考试030112321精细化工生产技术7854244.56考试030112521精细化学品检验技术52361634考试030101521高聚物生产技术52401234考试小计1444109035480242424195选修课专业选修课030111131仪器分析30161422考查030111231涂料生产技术32181424考试030111331化妆品与洗涤用品技术32181424考试030111431化工安全与环保282261.54考试030111531化工节能技术282261.52考查030111631化工腐蚀与防护2622422考查030111731CAD制图4554033考查030111831文献检索1841412考查公共选修课070204931市场营销3030022考查050103131演讲与口才262601.52考查050102131应用文写作1881012考查120100931大学生心理健康3232022考查070204831公共关系3030022考查090106431社交礼仪1812612考查100103231艺术欣赏1841412考查020101831办公自动化1881012考查小计29716113618.52027180必修课120000121入学教育8800.5120000221安全教育8800.5120000321健康教育8800.5120000421军训、国防教育3010201.5120000521毕业实习、毕业设计（论文）480048012证书及科技文化活动奖励学分4小计5343450019总计2275128599011826242626230表2精细化学品生产技术专业实践教学进程表序号实训实习项目名称学时学分执行学期考核途径方法一二三四五六1化学基础综合实训60311实训报告2管路拆装实训1510.5实际操作、实训报告3化工单元仿真实训60311实际操作、实训报告4化工单元操作实训452.50.51实际操作、实训报告5精细化工生产技术仿真实训301.51实际操作、实训报告6精细化学品制备及检验实训6032实际操作、实训报告7有机合成工培训考证6032考证（中级）8生产实习6032实际操作、实习报告合计39020132520表3精细化学品生产技术专业毕业须修学分分布表课程类别学生毕业须修学分入学教育、毕业实践教学环节学生毕业须修学分小计必修课公共必修课36.5入学教育0.519军训、国防教育1.5安全教育0.5健康教育0.5专业必修课63.5证书及科技文化活动奖励学分4毕业实习、论文与毕业设计12选修课公共选修课5/18.5专业选修课13.5/总计137.5七、职业能力分析表综合能力专项能力分项能力相关课程基本能力1.基本素质能力1.1政治及思想品德素质1.1.1用马列主义哲学原理毛泽东思想和中国特色社会主义理论基础分析处理问题的能力思想道德修养与法律基础、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论1.1.2具有刻苦耐劳、踏实肯干的思想品德和良好的职业道德1.1.3正确运用法律知识的能力1.1.4实事求是、团结协作精神1.2身体素质1.2.1力量、速度、耐力、灵敏度、柔韧性素质体育1.2.2常见球类运动技能1.2.3田径、体操、武术等的基本运动技能2.英语能力2.1英语阅读能力2.1.1普通英文书刊阅读理解能力英语专业英语2.1.2英文相关专业技术资料阅读理解能力2.2英语应用能力2.2.1英语会话初步能力2.2.2人机沟通能力2.2.3用英语书写简单专业文件能力3.计算机运用能力3.1运用计算机基本能力3.1.1熟练操作计算机的技能计算机基础3.1.2windows操作系统应用能力3.1.3防止计算机病毒的能力3.2计算机应用能力3.2.1文字处理及建立图表能力3.2.2专业软件应用基本能力3.2.3运用网络、多媒体的初步能力4.语言文字能力4.1语言表达沟通能力4.1.1语言表达能力应用文写作演讲与口才大学语文4.1.2语言交流沟通能力4.2文字处理能力4.2.1文学赏析能力4.2.2应用文写作能力专业能力1.化学实验技术能力1.1化学实验基本能力1.1.1溶液配制能力化学基础化工理论基础仪器分析1.1.2常用化学仪器的操作、维护能力1.1.3常用化学实验装置的安装、调试能力1.2化工分析能力1.2.1常见离子鉴定分析能力1.2.2常见物质鉴定分析能力1.2.3色谱、光谱等仪器分析能力1.3产物分离提纯能力1.3沉淀、过滤、萃取、结晶、蒸馏、干燥等分离提纯操作能力2.化工识图制图能力2.1识图能力2.1.1制图的基本能力化工制图CAD2.1.2组合体三视图的识图能力2.1.3零件图的识图能力2.1.42.2制图能力2.2.1手工制图能力2.2.2计算机制图能力2.2.3化工设备装配图的识图及简单制图能力3.化工操作、集散控制能力3.1化工设备、单元操作能力3.1.1流体输送、精馏、干燥、萃取等单元操作能力精细化工设备化工单元操作技术精细化工生产技术3.1.2典型化工设备的开、停工等操作能力3.2精细化工设备的选用、操控与维修能力3.2.1常见化工设备的选用、配套能力3.2.2常见精细化工设备的使用操控能力3.24.精细化学品分析检测能力油脂和蜡的检验、表面活性剂的检测、合成洗涤剂的检测、化妆品的理化指标检验、涂料产品通用项目检测等精细化学品检验技术涂料生产技术化妆品与洗涤用品技术5.故障分析处理能力5.1分析化工设备装置运行故障的能力精细化工设备化工单元操作技术5.2分析工艺参数控制异常的能力5.3正确处理故障与事故的能力拓展能力1.常见精细化工产品的生产能力生产农药、涂料、化妆品、洗涤剂、食品添加剂等的初步能力化妆品与洗涤用品技术高聚物生产技术药物合成技术涂料生产技术化工安全与环保2.化工安全生产与环保能力2.1处理废气、废水、废渣的初步能力2.2安全、洁净生产技术初步能力八、说明1、本专业开设公共课11门、专业课13门，1444学时，80学分；2、专业选修课程8门，选修7门，18.5学分；3、公共选修课程选修4门，5学分；4、共35门课程，2665学时，137.5学分。其中理论教学1285学时，实践教学1380学时，实践教学占教学活动总学时的51.8%。

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.