能源安全與新能源開發(fā)利用

《能源安全與新能源開發(fā)利用》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、能源安全與新能源開發(fā)利用主講：王瑞琪開發(fā)新能源從資源角度考慮，我國常規(guī)能源相對不足，人均占有量僅為世界平均水平的一半。能源供需矛盾突出。我國能源以石油和煤炭為主，天然氣的產(chǎn)量近年來有很大增長，可這些主要能源也造成了環(huán)境污染，而且不可再生。尋找新能源迫在眉睫新能源：可燃冰新能源：可燃冰可燃冰的學(xué)名是天然氣水合物(GasHydrates),這是天然氣和水在特定的條件下所形成的一種透明的冰狀結(jié)晶體,又稱“氣冰”、“固體瓦斯”。是一種清潔高效、使用方便的新能源。越來越多的科學(xué)家相信未來潔凈能源的最大一部分也許就藏在海底或高緯度永凍區(qū)可燃冰的構(gòu)成天然氣水合物與天然氣成分相似，且更為純凈，簡單

2、地說，它是天然氣被包進(jìn)水分子中，在海底低溫和很高壓力下形成的一種冰狀的固態(tài)晶體。其結(jié)構(gòu)是若干個水分子通過氫鍵構(gòu)成多面體籠子，籠子中包含有客體的天然氣分子，還可以是CO2、N2、H2S等小分子氣體，它們被統(tǒng)稱為氣水化合物。其化學(xué)成分不穩(wěn)定，可用M·nH2O表示從化學(xué)結(jié)構(gòu)來看，天然氣水合物是這樣構(gòu)成的：由水分子搭成像籠子一樣的多面體格架，以甲烷為主的氣體分子被包含在籠子格架中。不同的溫壓條件，具有不同的多面體格架?？扇急男阅苣芰棵芏雀?，燃燒值高。1m3相當(dāng)于164m3的天然氣。清潔無污染（幾乎不產(chǎn)生任何燃燒廢棄物，[SO2]比燃燒油或煤低2個數(shù)量級）使用方便。壓力降低就足以使天然氣水

3、合物晶體分解并釋放出大量甲烷氣體。注意：甲烷的溫室效應(yīng)比CO221倍，是一種對環(huán)境破壞作用最大的溫室氣體危險性高可燃冰的形成條件被稱為水合甲烷的物質(zhì)大量沉積低于20oC的溫度較大的壓力有專家預(yù)測，可燃冰至少能為人類提供1000年的能源，它將來有望替代煤、石油和天然氣，成為“21世紀(jì)的新能源”。可燃冰的開發(fā)利用1810年，英國，達(dá)威在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)“天然冰”.雖然是塊香餑餑，但開發(fā)利用仍然很困難：勘探定位技術(shù)，開采技術(shù)提制可燃?xì)獾募夹g(shù)運(yùn)輸?shù)膯栴}低成本開發(fā)其它：未燃燒的天然氣水合物直接排入大氣產(chǎn)生的強(qiáng)烈溫室效應(yīng)未燃燒的天然氣水合物對海底已有油氣管道造成危險對魚的生長的威脅對航行的威脅天可燃

4、冰如何保持高壓、低溫狀態(tài)等新能源：氫—理想能源2000年1月，美國通用汽車推出了使用新能源的汽車——?dú)淠芨拍钴嚕谙つ釆W運(yùn)會的馬拉松比賽中，通用汽車公司的“氫動1號”作為開道車，出盡了風(fēng)頭。氫是萬物之主，大約100億年前，大量的氫核遍布太空。直到現(xiàn)在，太陽總體積80%仍是氫；木星氫占82%；地球上地殼內(nèi)100個原子中有17個氫原子，其數(shù)目僅次于氧而居第二位。新能源：氫的優(yōu)點(diǎn)資源豐富。H主要以化合態(tài)存在于水中，地球上水資源豐富，H2燃燒的產(chǎn)物是水，二者無限循環(huán)氫作為燃料的獨(dú)一無二的優(yōu)點(diǎn)是，它的燃燒產(chǎn)物是水，不會污染環(huán)境，燃料循環(huán)與生物圈相吻合。按重量計(jì)算，氫的能量是同量汽油能量的2.

5、5倍左右。如果把噴氣機(jī)上的燃料換成同等效能的氫，就會大大節(jié)省重量，這也使氫成為一種航空燃料具有的明顯優(yōu)點(diǎn)。新能源：氫的優(yōu)點(diǎn)氫的燃燒值很高，即燃燒時產(chǎn)生的熱量很高，在空氣中燃燒，溫度可達(dá)1000oC。在氧氣中燃燒，可達(dá)2800oC高溫。它產(chǎn)生的熱量比汽油高得多。1gH2燃燒時放熱130KJ，是汽油的3~4倍使用方便，現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)，稍加改裝就可用氫作燃料，也可通過燃料電池將氫能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。氫的運(yùn)輸和銷售費(fèi)用要比輸電的便宜，在許多情況下，把現(xiàn)有的天然氣管線改造一下，就能用來運(yùn)輸氫。運(yùn)送氫的費(fèi)用只為遠(yuǎn)距離輸電的八分之一。氫還可能比電更宜于儲存。新能源：氫的存儲常溫常壓下，H2的密度小，能量/

6、體積比小，所以必須解決貯存問題儲氣罐高壓鋼瓶液化H2：需要很厚的絕熱保護(hù)層。貯氧合金技術(shù)：金屬與H2充分反應(yīng)，回執(zhí)后釋放H2。碳納米材料：新型貯氧材料。（1999年我國研制，與克隆羊同時被評為我國十大科技新聞）大量儲存氫一般有兩種方法：一種方法是高壓下液化為液氫。但在常壓下，氫氣必須降溫至-252度才能變成液體，這種方法成本高，而且儲存液氫要有極好的絕熱設(shè)備—托瓦瓶。液氫易逸散滲漏，會釀成嚴(yán)重火災(zāi)和爆炸事故。另一種方法是用某些金屬或合金來儲存氫。氫有一個奇持的性質(zhì)，它會與某些過渡金屬(如鈀等)或合金形成金屬氫化物，如1體積膠狀銠(Rh)能吸收2900體積氫氣。當(dāng)溫度升高或體系氫壓降

7、低時，它們就放出氫。利用儲氫材料儲氫具有儲存量高、可逆、安全等優(yōu)點(diǎn)。氫的儲存方法新能源：氫的制作實(shí)驗(yàn)室制氫：Na,Ca與H2O反應(yīng)制H2等工業(yè)制氫：天然氣、石油裂解可制H2，水煤氣可用煤炭制H2，但消耗化石燃料制H2從能源角度講毫無意義。用H2O制氫：電解H2O熱化學(xué)分解利用太陽能分解水生物制H2：模擬光合作用研究新的合理的制氫方法是一項(xiàng)一勞永逸地解決能源問題的研究課題，理想的氫能源如圖所示。理想的氫能源示意圖光分解水制氫的研究中已找到一些催化劉，如鈣和聯(lián)吡啶形成的配