新能源新材料专题1

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1、新能源新材料新能源与新能源材料的任务及主要进展新能源与新能源材料的任务及主要进展人类社会发展对能源的需求和面临的挑战新能源与新能源材料一些新能源材料的主要进展几个基本概念能源：产生机械能、热能、光能、电磁能、化学能等各种能量的自然资源。按形成，可分为一次能源和二次能源；按能否再生，可分为可再生能源和不可再生能源；按使用情况，可分为常规能源和新能源。能源是人类赖以生存和发展工业、农业、国防、科学技术以及改善人民生活所必需的燃料和动力来源。几个基本概念一次能源：亦称为“初级能源”、“天然能源”。自然界以天然形式存在的、未经加工或转换的能源。可分为源于太阳的

2、能量，如太阳能、风能、水能、生物质能、海洋能以及煤炭、石油、天然气、油页岩等化石燃料；地热能；核能；潮汐能。按在自然界能否循环再生，可分为可再生能源和不可再生能源。随着科学技术的发展，常对其加工或转换使之成为二次能源，以适应工艺或环境保护的需要，以及便于使用、输送和提高劳动生产率等。几个基本概念二次能源：也称“次级能源”、“人工能源”。由一次能源经加工转换而成的其他形式和种类的能源。包括焦碳、煤气、电力、蒸汽、氢能、酒精，以及汽油、煤油、柴油、重油等油制品。与一次能源相比，提高了品位，并具有输送、使用较方便、清洁等优点。二次能源的利用程度与一个国家的经

3、济、科学技术、国防等因素有关。几个基本概念可再生能源：简称“再生能源”。自然界生态循环中能不断再生，并有规律地得到补充，不会枯竭的一次能源。包括太阳能、水能、风能、生物质能、海洋能和地热能等。不可再生能源：又称“非再生能源”。经人类开发利用后，在相当长的时期内不可能再生的自然能源。主要指各种矿物、化石燃料等需要经过漫长的地质年代才能形成的资源。对于不可再生能源的开发利用，不能任意破坏和浪费。一、人类社会发展对能源的需求和面临的挑战能源与人类社会的生存及可持续发展休戚相关。为了可持续发展，必须保护人类赖以生存的自然环境和自然资源，这是人类进入二十一世纪后

4、所面临的严重挑战。于是，科学工作者提出了资源与能源最充分利用技术(MaximumEnergyandResourcesUtilization---MERU技术)和环境最小负荷技术(MinimumEnvironmentalImpact---MEI技术)。新能源与新能源材料是这两大技术的重要组成部分。发展新能源与新能源材料对我国尤其重要，是我国必须得到很好解决的重大课题。人类社会的发展伴随着能源消耗量的增加。表0-1列出了世界一次能源消费的增长趋势。1-1工业文明刺激能源需求持续增长1-1工业文明刺激能源需求持续增长从表中可以看出，世界能源消费的增长率虽然波

5、动较大，但是总趋势是保持正增长。这儿有三个主要原因：一是世界经济的高速增长，二是能源技术发展的刺激，三是世界人口的增长。据联合国的有关统计资料，1990年全球人口为53亿，预计到2020年人口将增加到81亿，届时能源消费将增加一倍。另一方面，科技进步使单位GDP（国内生产总值）的能耗逐渐降低。这也是高技术产业得到重视的原因。图0-1给出了主要发达国家单位GDP能耗下降的情况。可以看出，在16年间单位GDP能耗降低了20~40%。我国的单位GDP能耗高出美国一倍以上。这表明我国技术落后、产业结构层次低。1-2能源结构的变化人类能源消费的另一个趋势是能源结

6、构的变化。这种变化一方面反映出人类能源技术的进步，另一方面也反映出产业结构和社会生活的变化。表0-2给出了世界能源消费结构的变化。1-2能源结构的变化从表中可以看出，自70年代开始，原油已代替原煤在能源消费中占据首位，天然气的消耗比例也在增加。我国的能源结构仍以原煤为主。1996年的比例是：原煤75%，原油17.5%，天然气1.6%，水电5.9%。从能源的应用形态看，小型分立的可移动电源的需求增长很快，这主要是信息技术发展的结果。特别是近些年来笔记本计算机、手提电话等移动通信、摄象机、声像设备以及一些军用电子设备等的发展，对电池的能量密度要求更高，并要

7、求能反复使用。因此，促进了高容量二次电池的发展。二次电池成为新能源发展的重要方向之一。1-3矿物质能源面临枯竭的前景矿物能源枯竭的必然性已取得共识，但何时出现枯竭，预测却不相同。表0—3列出1992年世界能源大会提供的调查资料。此表动态地预测了资源及需求的变化。对21世纪而言，原油和天然气资源与需求的形势是比较严峻的。1-4矿物燃料燃烧造成的环境污染矿物燃料燃烧时要放出二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、三四苯并芘、烟尘等。这些燃烧产物有的可破坏植被和土壤，如二氧化硫；有的对人的健康有害，如烟尘、三四苯并芘、二氧化硫等；有的对气候有影响，如二氧化碳

8、、氮氧化物等。在燃烧产物中，大多数都可以靠燃料的前处理、烟气净化大幅度降低，但二氧化碳却不能用