大学化学——能源化学.ppt

上传人：夺命阿水

文档编号：229236

上传时间：2023-03-01

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1、能源消费水平的高低，是衡量一个国家在一定时期内经济技术发展水平的重要标志。,第二章能源,2.1 能源概述,2.2 常规能源,2.3 新能源,2.4 化学电池,2.1 能源概述,能源是指能够转换成热能、光能、电磁能、机械能、化学能等各种能量形式的资源。能源的形式有多种，如燃料、核能、太阳能、水力、地热、风能、潮汐能等等。能源的分类很多:一次能源；煤炭,石油,天然气二次能源:汽油,煤油,风能,新疆羊八井地热,2.2 常规能源,2.2.1 煤炭,1.煤的发热量：单位质量的煤完全燃烧所能使放出的最大热量。衡量燃料作为能源的一个指标。通常煤完全燃烧所能放出的发热量为30 k

2、Jg-1,缺点:,a.固体燃料，燃烧速率慢，利用效率低，运输不变。b.燃烧时产生有毒气体(SO2，SO3，CO)，污染大气。,褐煤是质地最差、发热量最低的一类煤，但它可以提炼成焦炭、煤焦油和焦炉气却是极好的化工原料。塑料和染料就是的褐煤“作品”。,2.煤的气化：水煤气 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)；Hm(298.15K)=131.3kJ.mol-1人工合成天然气 CO(g)+H2(g)=CH4(g)+H2O(l)Hm(298.15K)=-250.2kJ.mol-1,在101.325Pa，200oC，催化剂存在下：6CO+13H2=C6H14+6H2O 8CO+17H2=C8H

3、18+8H2O 8CO+4H2=C4H8+4CO2,3.煤的液化：通过化学反应改变煤炭中的碳氢比例，使煤变成较轻的液态碳氢化合物。,2.2.2 石油和天然气,1.石油：多种碳氢化合物的混合物。既是优良的燃料也是重要的化工原料。,十六烷,辛烷辛烯,原油脱水脱盐分馏精制,汽油中最有代表性的是辛烷C8H18,催化裂解：C16H34 C8H18+C8H16,分流塔示意图,石油钻井平台,2.天然气：一种低分子量烃类混合物。优制的气体燃料也是重要的化工原料。主要成分是甲烷。CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)Hm(298.15K)=-890 kJ.mol-1,2.3 新能

4、源,2.3.1 核能,核能是原子核结构发生变化时放出的能量，核能是一种优质能源，能量密度大，便于存储和运输。核能分为核裂变能与核聚变能。,E=m c2,E：表示系统能量改变量；,m：表示系统质量改变量；,c：表示光速(3 10 8 m s-1)。,爱因斯坦公式,1.核裂变能 _ 在中子(10n)轰击下使较重的原子核分裂成较轻的原子核的反应所放出的能量。核裂变反应是目前所有运转的核电站的基础。,裂变产物非常复杂，已知至少有35种元素（从 30Zn 到 64Gd）。,1g U-235 放出的能量为 8 107 kJ,核裂变产物大多具有放射性。,中子诱发裂变形成链式反应,核电站工作原理示意图,原子

5、弹构造示意图,2.核聚变能 _ 轻原子核在异常高的温度下（约10 8 C）聚合成较重原子核时，放出的巨大能量。核聚变能比核裂变能威力大的多,它是一种最理想的清洁能源，是开发核能的主攻方向。,9.3.2 太阳能,太阳能的利用：1.光_热转换：通过聚光器或集热器将太阳辐射能直接转换成热能。2.光_电转换：利用太阳能光电池的半导体效应将太阳辐射能直接转换为直流电。3.光_化学转换：利用太阳光能将CO2和H2O转换成碳水化合物和O2。,核聚变能,卫星升空后太阳照射在卫星的太阳能电池上，太阳能代替蓄电池成为永不枯竭的能源。,2.3.3 氢能,氢能是指以氢作为燃料时释放出来的热能。,1.氢气的制取(

6、1)电解法：借助电能使水分解产生氢气。(2)光催化分解法：使用半导体为基础的催化体系，利用太阳光直接分解水。(3)光合作用：借助某些特殊植物，利用光合作用将水转变为氢。,2.氢气的储存氢气的密度很低，运输和储存较为不易，目前最理想的储氢方法是利用金属氢化物。,3.氢气的利用氢气燃烧温度高，燃烧纯净，是一种优良的燃料，同时可利用氢氧燃料电池将氢能转化为电能使用。,9.4 化学电池,化学电池是以氧化剂作正极,还原剂作负极,在一定介质条件下,利用自发进行的氧化还原反应,将化学能直接转变为电能的装置。,9.4.1 化学电池的分类,一次电池（原电池）二次电池（充电电池）燃料电池,1.一次电池