《新能源材料》ppt课件

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1、1第八讲新能源材料NewEnergyMaterials2主要内容新能源材料储氢材料新型二次电池材料燃料电池材料太阳能电池材料核能材料3能源是人类社会生存和发展的重要物质基础,是现代文明的三大支柱之一。目前，世界能源消耗还是以煤、石油、天然气之类的矿物能源为主，不但严重破坏生态环境，而且矿物能源不可再生，能源枯竭已成为共识。煤炭开采海上石油开采平台严重的生态破坏4生态环境严重破坏：1952年12月，伦敦烟雾；酸雨；河流干涸；5巨大的能源危机：已开采800亿吨石油，按现在的开采速度，地球上已探明的1770亿

2、吨石油储量仅够开采50年;已探明的173万亿立方米天然气仅够开采63年；已探明的9827亿吨煤炭还可用300年到400年;已探明的铀储量约490万吨，钍储量约275万吨，全球441座核电站每年消耗6万多吨浓缩铀，仅够使用100年左右。世界各国水能开发也已近饱和，风能、太阳能尚无法满足人类庞大的需求。6我国作为发展中大国，能源消耗巨大，能源利用率不高，能源结构也不合理。2009年，中国风力发电量达到了25.8亿瓦，超过了德国的25.77亿瓦，仅次于美国35亿瓦；2020年，中国将投入足以实现年发电量150

3、亿瓦的风力涡轮机，成为世界最大的风能生产国。尽管在新能源领域有了大规模的增长，但风力发电量只占据中国电力消耗总量的1%。7为缓解和解决能源危机，科学家提出资源与能源最充分利用技术和环境最小负担技术。新能源与新能源材料是两大技术的重要组成部分。新能源的发展必须靠利用新的原理来发展新的能源系统，同时还必须靠新材料的开发与利用才能使新系统得以实现，并提高其利用效率，降低成本。发展新能源材料是解决能源危机的根本途径。8新能源材料9新能源包括太阳能生物质能核能风能地热海洋能氢能太阳能氢能风能潮汐能地热核能1020

4、09年，世界第八大石油公司巴西石油公司旗下的生物能源公司代表来到成都，与四川大学生命科学学院洽谈，希望能将四川的麻风树引进到巴西种植。麻风树是世界上公认的生物能源树，其果实可全部用来炼取生物柴油，而且在“碳汇交易”市场上具有巨大潜力，麻风树种植麻风树果实-小桐子112011年11月，从小桐子中提炼出的生物航空燃料应用于波音747客机在首都机场首次验证试飞成功。本次试飞由国航、中石油、美国波音公司和霍尼韦尔公司合作完成，我校陈放教授应邀参加。试飞成功标志着我国已具备研发生产航空生物燃料的技术能力，这对于促

5、进生物燃料应用，应对气候变化、解决能源问题具有重要意义。12新能源材料是指能实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术所需的关键材料，主要包括：储氢合金为代表的储氢材料锂离子电池为代表的二次电池材料质子交换膜电池为代表的燃料电池材料硅半导体为代表的太阳能电池材料铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料-------------13主要特点新能源材料能把原来使用的能源转变成新能源；新能源材料可提高贮能效率，有效进行能量转换；新能源材料可以增加能源利用的新途径。内蒙古四王子旗太阳能电池光伏电站太阳能热水器14新能源的

6、应用15储氢材料16氢能是人类未来的理想能源。氢能热值高，如燃烧1kg氢可发热1.4×105kJ，相当于3kg汽油或4.5kg焦炭的发热量；资源丰富，地球表面有丰富的水资源，水中含氢量达到11.1％；干净、清洁，燃烧后生成水，不产生二次污染；应用范围广，适应性强，可作为燃料电池发电，也可用于氢能汽车、化学热泵等。氢能的开发利用已成为世界特别关注的科技领域。17氢能利用关键是高密度安全储存和运输技术。氢密度很小，单位重量体积很大。目前市售氢气一般是在150个大气压下储存在钢瓶内，氢气重量不到钢瓶重量的1/

7、100，且有爆炸危险，很不方便。为解决氢的储存和运输问题，人们研发了相应的储氢材料，主要包括活性炭、无机化合物、有机化合物以及合金化合物四大类储氢材料。常用高压氢气瓶18活性炭储氢活性炭比表面积可达2000m2/g以上，低温加压可吸附储氢。活性炭原料易得，吸附储氢和放氢操作都比较简单。富勒烯(C60)和碳纳米管(CNT)对氢气具有较强的吸附作用。单层碳纳米管的吸氢量比活性炭高，H2的吸附量可达5％-10％(质量分数)，有望成为新一代储氢材料。富勒烯C60碳纳迷管19无机化合物储氢某些无机化合物和氢气发生

8、化学反应可储氢，然后在一定条件下分解可放氢。利用碳酸氢盐与甲酸盐之间相互转化，吸氢和放氢反应为：以活性炭作载体，在Pd或PdO的催化作用下，以KHCO3或NaHCO3作为储氢剂，储氢量约为2％(质量分数)。该法优点是原料易得、储存方便、安全性好，但储氢量比较小，催化剂价格较贵。释氢，70℃，0.1MPa吸氢，35℃，2.0MPa20有机液体氢化物储氢借助储氢载体(如苯和甲苯等)与H2的可逆反应来实现，包括催化加氢反应和催化脱氢反应。该法储氢