第五章绿色能源材料.pptx

第二部分 环境替代材料 第五章 绿色能源材料 能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。新能源的发现和先进能源技术的使用推动了人类社会的发展。蒸汽机电子技术能源的发展人力、畜力、风力和水力人力、畜力、风力和水力热能第一次工业革命人力、畜力、风力和水力热能、电力第二次工业革命很多问题：矿物燃料的枯竭、环境污染等问题阻碍了人类社会的发展资源与能源最充分利用技术、环境最小负担技术（绿色能源和绿色能源材料）1. 能源需求的持续增长表1 世界一次能源消费的增长率1966~1973年1973~1979年1979~1985年1985~1990年世界平均(%)5.12.70.92.2发达国家(%)4.92.00.11.3发展中国家(%)6.36.04.05.0中国5.46.73.44.6其他发展中国家6.85.54.35.2世界能源消费的增长率波动较大，但总的趋势是增长！2. 能源结构的变化表2 世界一次商品的能源构成1950年1960年1970年1980年1990年一次能源供应(×108吨标油)17.528.948.562.780.3煤(%)57.546.030.528.327.3油(%)31.037.848.748.638.6天然气(%)9.714.218.619.921.6水力(%)1.62.02.12.36.7核能(%)0-0.10.95.8从70年代开始，原油已代替原煤在能源消费中占首位，天然气的消耗比例也在增加；新能源的比例增加也非常迅速！3. 矿物资源面临的枯竭表3 1990~2020年矿物能源预测单位：亿吨标油石油天然气煤合计探明储量(1991年底)1350114052007700估计增加储量65010602880030500合计资源量200022003400038200累计需求量(1990~2020年)10006808502530能源供给量与需求关系形势严峻！4. 矿物燃料燃烧造成的污染SO2、 CO2、 CO、NOx、三四苯并芘、烟尘等。 主要内容5.1 绿色能源与材料5.2 太阳能电池材料5.4 生物质能源材料5.3 热电材料5.1 绿色能源与材料1. 绿色能源和绿色能源材料绿色能源是指洁净的能源，如太阳能、风能、水能以及废热、垃圾发电能源。绿色能源材料包括直接或间接产生能源或改变能源状态的各种材料。如新型的二次电池材料、燃料电池材料、太阳能电池材料、热电材料、生物质能源材料、相变蓄热材料、储氢材料等。2. 绿色能源材料的作用绿色能源材料把原来习用已久的能源变成新能源；一些绿色能源材料可以提高储能和能量转换效果；绿色能源材料决定着核反应堆的性能与安全性；材料的组成、结构、制作与加工工艺决定着绿色能源的投资与运行成本。3. 绿色能源材料的任务和面临的课题研究新材料、新结构、新效应以提高能量的利用效率与转换效率；资源的合理利用；安全与环境保护；材料规模生产的制作与加工工艺；延长材料的使用寿命。5.2 太阳能电池材料太阳能电池是太阳能利用的重要途径之一一、 太阳能太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生清洁能源；不会产生有害废渣和气体，不会污染环境；没有地域和资源限制，有阳光的地方，到处可以利用，使用方便安全。地球每天接收的太阳能，相当于整个世界一年所消耗的总能量的200倍。太阳每秒发出的能量就大约相当于1.3亿亿吨标准煤完全燃烧时所释放出的全部热量。包括风能、海洋能等，都是太阳能的子孙、都是太阳能转换而成。二、太阳能电池世界太阳能电池发展的主要节点年份 重要节点1954 美国贝尔实验室发明单晶硅太阳能电池，效率为6％1955 第一个光伏航标灯问世，美国RCA 发明Ga As 太阳能电池1958 太阳能电池首次装备于美国先锋1 号卫星，转换效率为8％。1959 第一个单晶硅太阳能电池问世。1960 太阳能电池首次实现并网运行。1974 突破反射绒面技术，硅太阳能电池效率达到18％。1975 非晶硅及带硅太阳能电池问世1978 美国建成100KW 光伏电站1980 单晶硅太阳能电池效率达到20％，多晶硅为14.5％，Ga As 为22.5％1986 美国建成6.5KW 光伏电站1990 德国提出“2000 光伏屋顶计划”1995 高效聚光Ga As 太阳能电池问世，效率达32％。1997 美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶计划日本提出“新阳光计划”1. 意义太阳能电池是利用太阳光与材料相互作用直接产生电能，是对环境无污染的可再生能源。开发宇宙空间所需的连续不断的能源；解决目前化石能源的环境污染问题；为日益发展的消费电子产品随时随地的供电。2. 工作原理光伏效应(Photovoltaic Effect, PV)3. 太阳能电池的分类单