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1、第四单元第四单元 太阳能、太阳能、生物质能和氢能的应用生物质能和氢能的应用第四第四单元单元 太阳太阳能、能、生物生物质能质能和和化学组化学组 马晓璠马晓璠 1简单了解太阳能、生物质简单了解太阳能、生物质能利用的现状，了解开发利用能利用的现状，了解开发利用太阳能的广阔前景和尚未攻克太阳能的广阔前景和尚未攻克的一些技术难题。的一些技术难题。2联系生产、生活实际学习联系生产、生活实际学习太阳能、生物质能的利用。太阳能、生物质能的利用。3认识开发、利用高能清洁认识开发、利用高能清洁能源的重要性和紧迫性能源的重要性和紧迫性学习目标学习目标附附：1Btu1055.056J 化石能源的有化石能源的有限性与人
2、类需求的限性与人类需求的无限性：能源危机无限性：能源危机煤煤227年年石油石油40年年天然气天然气61年年 温室效应、酸雨、光化学烟雾等严温室效应、酸雨、光化学烟雾等严重威胁地球动生物的生存！重威胁地球动生物的生存！窒窒 吸吸能源危机能源危机 石油、煤炭等主要能源将在未来数石油、煤炭等主要能源将在未来数十年至数百年内枯竭！十年至数百年内枯竭！化石能源的使用正在给地球造成巨大化石能源的使用正在给地球造成巨大的生态灾难！的生态灾难！环境危机环境危机 人类的出路何在？人类的出路何在？研究新能源势在必行！研究新能源势在必行！太阳能是最诱人的新能源！太阳能是最诱人的新能源！太阳能的利用太阳能的利用太阳辐
3、射太阳辐射地球上地球上各种能源各种能源1、太阳能是地球上最基本的能源、太阳能是地球上最基本的能源 无论是生物质能、风能，还是水力、温差无论是生物质能、风能，还是水力、温差和潮汐能，归根结底都是和潮汐能，归根结底都是太阳能太阳能的转化形式。的转化形式。矿物燃料蕴藏的能量，也是来自远古时期生矿物燃料蕴藏的能量，也是来自远古时期生物体所吸收利用的物体所吸收利用的太阳能太阳能。2、太阳能资源特点、太阳能资源特点利用要求低利用要求低 不足（季节、地点、气候等）的影响不足（季节、地点、气候等）的影响量最大量最大最洁净最洁净分布最广无需运输分布最广无需运输迄今为止，自然界中利用太阳能最重要也是迄今为止，自然
4、界中利用太阳能最重要也是最成功的途径是什么？最成功的途径是什么？化学方程式：化学方程式：6H2O+6CO2 C6H12O6+6O2光光叶绿体叶绿体3、植物的光合作用、植物的光合作用大自然利用太大自然利用太阳能最成功的途径。阳能最成功的途径。光能光能化学能化学能 C6H12O6(s)+6O2(g)6H2O(l)+6CO2(g)H=-2804kJ/mol淀粉、纤维素淀粉、纤维素葡萄糖葡萄糖(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 化学能转化为热能化学能转化为热能酶酶太太 阳阳 能能 的的 利利 用用 方方 式式光能光能 热能热能光能光能 电能电能光能光能 化学能化学能光能光能 生物质能生物
5、质能光光-生物质能转换的本质也是光生物质能转换的本质也是光-化学能的转换化学能的转换人类开发和利用太阳能的方式人类开发和利用太阳能的方式太阳能的利用:光能-化学能白天阳光下：白天阳光下：Na2SO410H2O=Na2SO4+10H2O夜里气温下降：夜里气温下降：Na2SO4+10H2O=Na2SO410H2O自制暖袋自制暖袋放热放热吸热吸热 大部分太阳能都是在大部分太阳能都是在夏天收集夏天收集。如何如何把夏天收集的太阳能把夏天收集的太阳能储存储存起来，起来，留待留待冬天使用冬天使用，仍然是一个有待解决，仍然是一个有待解决的问题的问题（1）太阳能吸热板的装置费用昂贵）太阳能吸热板的装置费用昂贵（
6、2）太阳能的利用受季节和天气的影响）太阳能的利用受季节和天气的影响（3）太阳能储存）太阳能储存太阳能利用中存在的问题？太阳能利用中存在的问题？二二 生物质能生物质能 来源于植物及其加工产品所来源于植物及其加工产品所贮存的能量贮存的能量包括农作物废弃物（如植物的秸包括农作物废弃物（如植物的秸秆、枝叶）、水生植物油料植物、秆、枝叶）、水生植物油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪城市与工业有机废弃物、动物粪便等便等拾柴晾晒在墙上的干牛粪可再生性；可再生性；低污染性低污染性 ；广泛的分布性广泛的分布性 。生物质能是一种理想的可再生物质能是一种理想的可再生能源，有以下特点：生能源，有以下特点：1、直接
7、燃烧、直接燃烧注释：用纤维素（注释：用纤维素（C6H10O5）n代表植物代表植物枝叶的主要成分枝叶的主要成分点燃点燃（C6H10O5)n+6n O26n CO2+5n H2O缺点缺点:生物质燃烧过程的生物质能的净生物质燃烧过程的生物质能的净转化效率在转化效率在2040之间。之间。生物质能的利用方式生物质能的利用方式2、生物、生物-化学转换化学转换a、利用植物的秸杆、枝叶、杂草、利用植物的秸杆、枝叶、杂草等等制沼气制沼气b、用含糖类、淀粉（、用含糖类、淀粉（C6H10O5）n较多较多的农作物（如玉米、高粱）为原料，的农作物（如玉米、高粱）为原料，制制取乙醇取乙醇。催化剂催化剂（C6H10O5)n
8、+nH2OnC6H12O6C6H12O62C2H5OH+2CO2发酵发酵乙醇汽车乙醇汽车3 3、热化学转换、热化学转换复杂的化学反应复杂的化学反应生物质生物质可燃性气体可燃性气体阅读课本阅读课本50页拓展视野，小结用焚页拓展视野，小结用焚烧的方法处理垃圾有什么优点？烧的方法处理垃圾有什么优点？1、减轻了垃圾占地给城市造成的压力、减轻了垃圾占地给城市造成的压力2、焚烧产生热量发电、焚烧产生热量发电3、焚烧的余热可以取暖、焚烧的余热可以取暖4、残渣可以修桥铺路、残渣可以修桥铺路氢能的开发与利用氢能的开发与利用一、氢能的特点：一、氢能的特点：1、资源不受限制、资源不受限制 2、发热值高、发热值高 3
9、、燃烧产物不会污染环境、燃烧产物不会污染环境氢能被人们称为理想的氢能被人们称为理想的“绿色能源绿色能源”1、廉价制氢问题、廉价制氢问题（1）以天然气、石油、）以天然气、石油、和煤为原料，在高温下和煤为原料，在高温下与水蒸气反应制得与水蒸气反应制得（2）电解水制得）电解水制得（3）生物质气化制得）生物质气化制得（4）光解水制得）光解水制得氢能的产生方式：氢能的产生方式：二、开发氢能源有待解决的问题二、开发氢能源有待解决的问题碳纳米管储氢材料碳纳米管储氢材料2、氢气的储存问题、氢气的储存问题据据PhysOrg网网2005年年10月月24日消息，最近一日消息，最近一家名为家名为Engineuity的
10、以色列公司发明了一种的以色列公司发明了一种能够在汽车内产生氢气的技术系统，而且能够在汽车内产生氢气的技术系统，而且只需要使用镁和铝等普通金属。这一技术只需要使用镁和铝等普通金属。这一技术将完全解决汽车在氢气制造、运输和储存将完全解决汽车在氢气制造、运输和储存方面的所有相关难点。方面的所有相关难点。H2OH2、O2用于燃料电池，化学能转化为电能用于燃料电池，化学能转化为电能使用催化剂，利用太阳能分解水使用催化剂，利用太阳能分解水电解，电能转化为化学能电解，电能转化为化学能燃烧，释放热能燃烧，释放热能三、氢能的产生和利用途径三、氢能的产生和利用途径1下列关于能源和作为能源使用的物质的下列关于能源和
11、作为能源使用的物质的叙述中错误的是叙述中错误的是 （）A.化石燃料物质内部储存着能量化石燃料物质内部储存着能量B.太阳能不能直接转化为化学能太阳能不能直接转化为化学能C.物质的化学能可能在不同条件下转化为物质的化学能可能在不同条件下转化为热能、电能为人类所用热能、电能为人类所用D.绿色植物发生光合作用时，将太阳能转绿色植物发生光合作用时，将太阳能转化为化学能储存起来化为化学能储存起来练一练练一练 B2能源可划分为一级能源和二级能源。自然界中以能源可划分为一级能源和二级能源。自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源，而依靠其他能现成形式提供的能源称为一级能源，而依靠其他能源间接制取的能源称为二级
12、能源。氢气是一种高效源间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而又没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量而又没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水制取。存在的水制取。2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)下列叙述不正确的是下列叙述不正确的是 （）A.电能是二级能源电能是二级能源 B.水力是二级能源水力是二级能源 C.煤、石油、天然气是一级能源煤、石油、天然气是一级能源 D.水煤气、干馏煤气是二级能源水煤气、干馏煤气是二级能源 B 作业作业1、搜集垃圾的回收利用方法、搜集垃圾的回收利用方法2、搜集以垃圾为原料的建筑物、搜集以垃圾为原料的建筑物3、搜集最新氢能源发展进程、搜集最新氢能源发展进程