第二章化学与能源2.ppt

燃料直接燃烧时，热量利用率很低，仅15 ％左右，现用节柴灶热量利用率最多也只能达到25 ％左右，并且对环境有较大的污染。 经过发酵或高温热分解等方法可以制造甲醇、乙醇等干净的液体燃料。 生物质若在密闭容器内经高温干馏也可以生成一氧化碳(CO)、氢气(H2)、甲烷(CH4)等可燃性气体，这些气体可用来发电。 生物质还可以在厌氧条件下生成沼气。 3、生物质能利用的现状 此外科学家们还成功地培育出若干植物新品种，如巴西的香胶树(亦称石油树)，每株年产50 kg左右与石油成分相似的胶质。美国人工种植的黄鼠草，每公顷可年产6000 kg石油，美国西海岸的巨型海藻，可用以生产类似柴油的燃料油。把生物质转化为可燃性的液体或气体是使古老能源焕发青春的途径。 电池的分类： 电池按照其使用性质的不同可以分为干电池、蓄电池、储备电池和燃料电池等几大类。 原电池 锌锰干电池：负极是锌做的圆筒， 正极是一根碳棒，周围被二氧化锰、碳粉和氯化铵的混合剂包围。 干电池发电时反应如下： 负极：Zn - 2e- = Zn2+ 正极：2NH4+ + MnO2+2e- = 2NH3 + MnO + H2O 电池反应:Zn+2NH4Cl+MnO2=ZnCl2+2NH3+ MnO+H2O 使用过程中，负极锌筒逐渐消耗以致穿漏，正极处的MnO2的活性逐渐衰减，最后干电池不再供电而失效。 银锌钮扣电池 钮扣式电池中常见的为银锌电池。银锌电池体积小、重量轻，可大电流放电，放电电压平稳，工作电压是1.6伏，广泛应用于对体积和重量有严格要求的场合，但价格昂贵。 蓄电池 蓄电池又称二次电池，可以通过充电使活性物质再生。蓄电池的两极均以铅板为骨架，正极铅板上是二氧化铅，负极铅板上是海绵状铅。 内部构造 外部构造 蓄电池放电时发生下列反应： 负极(Pb):Pb+SO42--2e- = PbSO4 正极(PbO2):PbO2+4H++SO42-+2e- = PbSO4+2H2O 总反应:Pb+PbO2+2H2SO4 = 2PbSO4+2H2O 电池充电时发生与 上述反应相反的反应 电动自行车 锂电池 锂电池分为一次电池和二次电池两类，照相机等耗电量较低的电子产品中主要使用不可充电的一次锂电池，而摄像机、数码相机、手机及笔记本电脑等耗电量较大的电子产品中则使用可充放电的二次锂电池。 锂电池自行车 目前，商业化锂离子二次电池的正极材料主要是LiCoO2，负极材料主要为C，充电时发生如下反应：? 正极反应：LiCoO2＝ Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-? 负极反应：C + xLi+ + xe-＝ CLix? 电池总反应：LiCoO2 + C＝ Li1-xCoO2 + CLix?放电时发生上述反应的逆反应。 燃料电池 燃料电池(Fuel Cell ， FC)是一种把储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地按电化学原理转化为电能的能量转换装置，也是一种新型的无污染、无噪音、大规模、大功率和高效率的汽车动力。作为一种最接近于实用化的环保型新能源，燃料电池已经受到了人们的广泛关注。 燃料电池的种类 燃料电池按照电解质类型分为五种： 碱性燃料电池(AFC) 磷酸型燃料电池（PAFC） 熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC) 固体氧化物型燃料电池(SOFC) 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 燃料电池的优点 (1)能量转换效率高(节省燃料资源)。 (2)污染小、噪声低。 (3)适应能力强 （一）核裂变能 使一个重原子核分裂成为两个或两个以上中等质量原子核的过程，称为核裂变。核裂变是取得核能的重要途径之一。 只有一些质量非常大的原子核，像铀、钍等才能发生核裂变。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量，1克235U完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2.5吨煤所产生的能量。 一、核能 (Nuclear Energy) 核能又分重核裂变能和轻核聚变能。人类在利用裂变所放出的能量方面已取得很大进展，现已建成各种类型的原子核反应堆和原子能发电站。轻核聚变时放出的能量要比同质量重核裂变时大几倍，目前人工控制聚变反应以利用其能量的研究正在积极进行。 核裂变 (Nuclear Fission) 又称核分裂，它是将平均结合能比较小的重核，设法分裂成两个或多个平均结合能大的中等质量的原子核，同时释放出核能。重核裂变，一般有自发裂变（核衰变）和感生裂变（外因引起）两种方式。最初，人们曾希望利用自发裂变来获取能量，但是却不能现实，因为一块纯铀在45亿年里才只有半数的原子核发生分裂变化，那么若有100万公斤的纯铀，它每天释放出的能量还不够发 l度电。感生裂变才能获得使