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第七章 新能源材料 概述 新型二次电池材料 燃料电池材料 能源分类 能源按被利用的程度分： 常规能源，如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等； 新能源，如太阳能、氢能、地热能、潮汐能、生物质能等，另外还有核能。 按获得的方法分 一次能源，即可供直接利用的能源，如煤、石油、天然气、风能、水能等； 二次能源，即由一次能源直接或间接转换而来的能源，如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等，它们使用方便，易于利用，是高品质的能源。 按能否再生分 可再生能源，即不会随它本身的转化或人类的利用而越来越少，如水能、风能、潮汐能、太阳能等； 非再生能源，它随人类的利用而越来越少，如石油、煤、天然气、核燃料等。 按对环境的污染分 清洁能源，即对环境无污染或污染很小的能源，如太阳能、水能、海洋能等； 非清洁能源，即对环境污染较大的能源，如煤、石油等。 7.1 概述 1.人类社会对能源的需求。 能源是与人类社会的生存与发展休戚相关的。 人类社会的发展伴随着能源消耗的增加。 2.能源结构发生变化。 表2 世界一次商品能源构成 世界能源消费结构的特点 半个世纪来，世界煤炭消费比例一直呈下降的趋势，70年代起石油已在世界能源消费中占第一位。 水能和核能的利用，主要表现在水电及核电的比例上。电能是现代化所必须的高级二次能源。 3.矿物能源面临枯竭 世界化石燃料探明可采储量 化石燃料消耗远景预测 4.矿物燃烧造成环境污染。（SO2、CO、CO2、NO、烟尘） 世界CO2排放量随时间的变化 温室效应 最近几十年来，地球日益变暖。 地球为什么会变暖？ 这是由于人类大量使用能源而 放出的热量使地球变暖的吗？ 地球变暖的原因到底是什么？ 人类使用能源一天所放出的热量 ＝0.1 ?1016kJ； 地球一天从太阳获得的热量 ＝1500 ?1016kJ. 地球变暖的原因到底是什么？ 太阳射向地球的光约1/3被云层、冰粒和空气分子反射回去； 约25％穿过大气层时暂时被大气吸收起到增温作用，但以后又返回到太空； 其余的大约37％则被地球表面吸收。这些被吸收的太阳辐射能大部分在晚间又重新发射到天空。 地球变暖的原因到底是什么？ 如果这部分热量遇 到了阻碍，不能全部 被反射出去，地球表 面的温度就会增加。 单原子气体和空气、氢气、氧气、氮气等分子结构对称的双原子气体实际上并无发射和吸收辐射能的能力。它们可以看作是热辐射的透明体。 二氧化碳、水蒸汽、二氧化硫、甲烷、氟利昂（制冷剂）等三原子和多原子气体则有相当的辐射和吸收能力。 上述气体的辐射和吸收 具有明显的选择性，即它 们对某些波长段有吸收和 辐射能力，对该波长段以 外的则不吸收。 图1 某些气体的吸收波段 气体对包括太阳的各种热辐射的特性 太阳表面温度约为6000K，辐射的最强 波段为可见光部分，地球表面温度为288K， 地表辐射波段为红外部分。 从太阳发射出来的可见光 （短波辐射）被地球吸收 并变成低温后，向宇宙空 间发射的是长波的红外线。 CO2不吸收短波，只吸收长波，于是， 地球表面吸收的太阳辐射就散不出去，从 而使地表温度升高，地球变暖。 象CO2这类会使地球变暖的气体就称为温室气体（包括水蒸汽、SO2、甲烷、氟利昂等）。 温室效应 结论 由于人类大量使用化石 燃料，其排放出的CO2等 温室气体对辐射的选择 性和吸收特性是使地球 变暖的主要原因。 5. 能源应用形态有所改变。 从能源的应用形态看，小型分立的可移动电源的需求量增长很快，这主要是信息技术发展的结果；特别是近年来笔记本计算机、手提电话等移动通信、摄像机、声像设备以及一些军用电子设备的发展，对电池的能量密度要求更高，并要求能够反复使用。因此，促进了高容量二次电池的发展。 我国能源工业的突出问题 人均能源拥有量低、储备量低； 能源生产和消费结构依然以煤为主； 能源利用效率低； 环境污染严重 解决我国能源问题的措施 1、积极开发利用新能源； 2、提高能源利用率； 3、努力改善能源结构； 4、加速实施洁净煤技术； 5、合理利用石油和天然气；  新能源： 太阳能、生物质能、核能、风能、地热、海洋能等一次能源和二次能源中的氢能。 新能源的开发一方面靠利用新的原理来发展新的能源系统，另一方面靠材料的开发与应用，使新系统得以实现，并提高效率，降低成本