华南理工 大学化学 第0章绪论.pptxVIP

;;;;;;;一、化学是一门核心科学;;;;;;;;;;;;;;;;;Petroleum:64years;1913;世界能源主要依赖不可再生的化石资源；

我国能源结构面临经济发展和环境保护的双层压力；

氢能作为理想的清洁的可再生的二次能源，其形成的关键是廉价的氢源；

太阳能资源丰富、普遍、经济、洁净。太阳能光分解水技术可望获得廉价的氢气，还可就地生产。;1、光-热转换

2、光电转换

a)光伏电池

b)光电化学电池

c)染料敏化光电化学电池

3、光－化学能转换;氢能经济的缘起;2、氢能经济的构想;美国：启动氢能发展计划

生物质制氢，太阳能制氢

欧洲：氢能电动汽车．

生物质制氢，太阳能制氢

日本：氢能电动汽车

光生物制氢

中国：氢能电动汽车

生物质制氢，化石燃料制氢;如何实现大规模地廉价制氢？—制氢

如何经济、合理、安全地储存氢？—储氢

如何高效率、低成本地利用氢？—利用氢;1.化石燃料制氢—目前主要的制氢方法

成熟、廉价，但资源和环境问题并未解决

2.生物质为原料制氢

光合效率、水土面积、集中和储运成本等问题

3.水分解制氢

利用光化学、热化学和电化学方法制氢。然而，太阳能的收集、高品质热能和电能的产生方法，都是首先要解决的问题。;(1)甲烷重整(SteamMethaneReformation,SMR);(3)煤汽化：

C(s)+H2O(g)→CO(g)+H2(g);2、电解水制氢;3、生物质制氢;(3)生物质制氢两大途径

热化学分解过程包括高温气化或中温热分解以及加水分解等，先得到含CO和H2的气体，进一步转化为氢气。

生物过程包括:1）厌氧发酵产生甲烷为主的气体然后加工为氢气；2）利用某些微生物(如绿藻)的代谢功能，通过光化学分解反应产生氢。

热化学分解过程技术基本成熟，将实现工业生产。

生物过程适合做民用燃料，大规模制氢不经济，处于基础研究阶段。;生物质

(秸杆);;O2;通过光电极受激产生电子—空穴对作为氧化还原剂，参与电化学反应。;光催化制氢的关键科技难题;太阳光谱图;化学与环境工程系0908101唐益宁;一定的温度和压力条件下，一些金属能够大量“吸收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出??量。其后，将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸收”氢气的金属，称为储氢合金。其储氢能力很强。单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍。储氢合金都是固体，需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，因此是一种极其简便易行的理想储氢方法。目前研究发展中的储氢合金，主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金。;碳纳米管储氢材料;镁系合金储氢;氢配位-化学氢化物储氢材料;碳系列储氢材料;近年来，纳米碳在储氢方面已表现出优异的性能，清华大学碳纳米材料研究小组发现一种经处理后表现出显著储氢性能的碳纳米管，它有望作为新的清洁能源成为氢能电池的制造材料。该研究小组的科技人员对定向碳纳米管的电化学储氢特性进行了系统研究，发现这种碳纳米管具有许多全新的力学、电学、热学和光学性能，尤其是将它混以铜粉后表现出的很高的储氢性能。他们将碳纳米管制成电极，进行随流充放电电化学实验，结果表明，混铜粉定向多壁碳纳米管电极的储氢量是石墨电极的10倍，是非定向电极的13倍，比电容量高达1,625mAh/s，对应储氢量为5.7%(质量分数)，具有优异的电化学储氢性能。已经接近美国能源部对车用储氢技术制定的标准对储氢材料的重量和储氢密度的要求。;目前用于储氢研究的无机材料有10种以上，除了以上介绍的，还有金属硫化物储氢材料储、金属-C-H体系、金属-N-H体系储氢材料、碳基储氢材料和氨基硼烷、氮化硼纳米管、碳化硅纳米管等。在研究过程中，纳米技术、掺杂催化技术以及氧化还原理论的应用，使材料的储氢研究得到了长足发展，缩短了与应用要求的距离。从目前的研究结果来看，对于无机储氢材料，多组分材料的储氢研究是较好的研究方向，因为很难找到一种物质既有较大的储氢量(大于6Wt%)，在低温（低于100℃)下又有较好的动力学性质，同时还兼具能够反复吸氢-脱氢的循环稳定性。因此对照世界能源署或美国能源部的标准，进一步开发多组分复合材料，同时研究该材料的热力学性质及其与氢气的分了反应动力学，对拓展储氢的理论研究和实际应用具有重要意义。;;H2O;