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能源材料( Energy Material)教材：雷永泉主编 《新能源材料》 授课教师：李斌 前言 一、材料 1、分类 按组成 金属材料 结构 无机非金属材料 特点 有机高分子材料 分为 复合材料 按用途 结构材料（利用材料的物理力学性质） 分为 功能材料 （利用光 、电、声、磁、化学性质） 按原子或分子的结合 固溶体 和结构分布状态不同 聚集体 材料的组成可分为 复合体 2、材料的制备方法分为 气相法 物理气相沉积 （化学气相反应、等离 子体、溅射、化学气相凝聚等） 化学气相沉积 液相法（ 熔融法、界面法、液相沉淀法、水热法、喷雾法等） 固相法（热分解法、固相反应法、火化放电法、溶出法等） 二、能量与能源 能量——宇宙间一切运动着的物体，都有能量的存在和转化，人类一切活动都与能量及其使用紧密相关。 所谓能量，也就是“产生某种效果（变 化）的能力”。反过来说，产生某种效果（变化）必然要伴随能量的消耗和转换。 人类所认识的六种能量形式 机械能 热能 电能 辐射能 化学能 核能 能源：是指能够直接或经过转换而获取某种能量的自然资源。 1、能源分类 （1）从地球以外的天体来的能量 （太阳辐射能） 按来源 （2）地球本身蕴藏的能量（各种燃料及地球内部的热能） 分三类 （3）由于地球在其他天体的影响下产生的能量（潮汐能） 2、一级能源和二级能源的分类 按能源的形成方式可划分为一次能源和二次能源； 按能源的使用性质可分为含能体能源和过程性能源； 按可否再生可分为再生能源和不可再生能源； 按现阶段使用的成熟程度可分为常规能源和新能源。 3、人类社会对能源的需求与面临的挑战 （1）能源需求的持续增长 世界一次能源消费的增长率 随着科技进步包括能源技术的进步，单位GDP（国内生产总值）的能耗正在逐步降低。 （2）能源结构的变化 世界一次商品能源构成 世界能源消费构成 （3）矿物能源面临枯竭的前景 （4）矿物燃料燃烧造成的环境污染 二氧化碳是矿物燃料燃烧后排入大气的主要产物，且很难降低。在向大气释放的CO2中，80%以上来自能源的生产。 能源的评价 通常包括以下7个方面： 储量 储能的可能性与供能的连续性 能流密度 开发费用和利用能源的设备费用 运输费用与损耗 品位问题 污染问题 三、绿色技术 又称为“清洁生产”。是运用现代科学技术的原理与方法来减少或消除产品的设计、生产和应用中有害物质的使用与生产，使所研究开发的产品和过程对环境更友好，从而达到既可满足人类的需要，又可合理利用自然资源和能源，同时还起到了保护环境的作用。 四、化石能源（Fossil fuel） 世界化石燃料探明可采储量 世界煤炭探明可采储量 经济增长与能源消费 化石燃料消耗远景预测 洁净煤技术（cleaning coal technology）是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、转换和污染控制新技术的总称。 煤炭加工领域——选煤、型煤和水煤浆技术； 燃煤与发电领域——循环硫化床燃煤发电技术、增压硫化床发电技术、整体煤气化联合循环发电技术； 煤转化领域——气化与焦化、液化和燃料电池技术； 污染排放控制及废弃物处理领域——煤层气开发利用、烟气净化、粉煤灰利用、煤矸石及矿井水资源化处理、中小锅炉改造或减排放技术。 2、石油和天然气（petroleummatural gas） 直接从地壳开采出来的石油称之为原油，原油及其加工所得的液体产品总称为石油。 石油是碳氢化合物的混合物，含有1~50个左右碳原子的化合物，按质量计，其碳和氢分别占84%~87%和12%~14%。主要成分为直链烷烃、支链烷烃、环烷烃和芳香烃。石油中的固态烃类称为蜡。 天然气是蕴藏在地层中的可燃性碳氢化合物气体，与石油可能伴生，但一般埋藏部位较深。 我国的能源资源 截止至1996年，已