百度文庫低碳經(jīng)濟與新能源 論文和電化學技術(shù)在新能源中的利用

Athesissubmittedtoinpartialfulfillment環(huán)境科學與人類文明課程論文題目低碳經(jīng)濟與新能源姓名 學號 院系 專業(yè) 年月日低碳經(jīng)濟與新能源專業(yè)：學號：摘要：所謂低碳經(jīng)濟，是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導下，通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達到經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護雙贏的一種經(jīng)濟發(fā)展形態(tài)。“低碳”意味節(jié)能，低碳經(jīng)濟就是以低能耗、低污染為基礎的經(jīng)濟。因此新能源的開發(fā)顯得至關重要。關鍵字：低碳；能源；經(jīng)濟；可再生能源近來，“低碳”在媒體上出現(xiàn)的頻率越來越高。幾天前，溫總理在接受新華社記者采訪時，也提到了“低碳經(jīng)濟”。那么，何謂低碳經(jīng)濟呢？一．低碳經(jīng)濟的概念低碳經(jīng)濟是一種以能源的清潔開發(fā)與高效利用為基礎，以低能耗、低排放為基本經(jīng)濟特征，順應可持續(xù)發(fā)展理念和控制溫室氣體排放要求的社會經(jīng)濟發(fā)展模式。低碳經(jīng)濟是新的經(jīng)濟發(fā)展形態(tài)。低碳經(jīng)濟本質(zhì)上就是可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟。低碳經(jīng)濟的核心是低碳產(chǎn)業(yè)、低碳能源、低碳技術(shù)和低碳消費，它是繼農(nóng)業(yè)革命、工業(yè)革命、信息革命之后，世界經(jīng)濟形態(tài)新出現(xiàn)的革命浪潮，即低碳革命。低碳經(jīng)濟已成為由工業(yè)文明向生態(tài)文明過渡的主要特征，成為未來社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活質(zhì)量改善的主流模式。低碳經(jīng)濟幾乎涵蓋了所有的產(chǎn)業(yè)的領域。著名學者林輝稱之為“第五次全球產(chǎn)業(yè)浪潮”，并首次把低碳內(nèi)涵延展為：低碳社會、低碳經(jīng)濟、低碳生產(chǎn)、低碳消費、低碳生活、低碳城市、低碳社區(qū)、低碳家庭，低碳旅游、低碳文化、低碳哲學、低碳藝術(shù)、低碳音樂、低碳人生、低碳生存主義。二．新能源的含義（一）新能源的概念所謂的新能源是指非傳統(tǒng)礦石能源以外的其他能源形式，具有來源上的可再生性以及使用上的低污染性。從上世紀50年代以來，世界各國都開始研究新能源，在風電、太陽能光伏與光熱、生物質(zhì)能發(fā)電、潮汐利用等方面取得了一定的成果，初步具備了產(chǎn)業(yè)化的條件。（二）新能源的主要特點（1）能量密度較低，并且高度分散；（2）資源豐富，可以再生；（3）清潔干凈，使用中幾乎沒有損害生態(tài)環(huán)境的污染物排放；（4）太陽能、風能、潮汐能等資源具有間歇性和隨機性；（5）開發(fā)利用的技術(shù)難度大。

（三）新能源的種類1、聯(lián)合國開發(fā)計劃署（UNDP）把新能源和可再生能源分為三大類：①大中型水電；②新可再生能源，包括小水電、太陽能、風能、現(xiàn)代生物質(zhì)能、地熱能和海洋能等；③傳統(tǒng)生物能。

2、我國新能源和可再生能源是指除常規(guī)化石能源和大中型水力發(fā)電及核裂變發(fā)電之外的生物質(zhì)能，太陽能，風能、小水電、地熱能和海洋能等一次能源以及氫能、燃料電池等二次能源。三．低碳經(jīng)濟新能源崛起近來，西方金融危機似乎逐漸走出持續(xù)低迷的困境，在復雜多變的復蘇狀況下，人們普遍期待新的變局到來，而一場以新能源革命和低碳經(jīng)濟為主題的綠色浪潮正在席卷全球。從美國，到日本、歐洲各國，低碳經(jīng)濟和新能源戰(zhàn)略是西方發(fā)達國家占領新的國際市場競爭制高點、主導全球價值鏈的新王牌。在經(jīng)濟危機的打擊下，世界各國都受到了不同程度的打擊，而低碳經(jīng)濟作為一個新的經(jīng)濟增長點會帶來許多重大投資機會。特別是高能效的電力、交通、建筑、工業(yè)和綠色基礎設施建設這五個方面將會產(chǎn)生重大投資機會。低碳經(jīng)濟涉及的行業(yè)和領域十分廣泛，主要包括低碳產(chǎn)品、低碳技術(shù)、低碳能源的開發(fā)利用。在技術(shù)上，低碳經(jīng)濟則涉及電力、交通、建筑、冶金、化工、石化等多個行業(yè)，以及在可再生能源及新能源、煤的清潔高效利用、油氣資源和煤層氣的勘探開發(fā)、二氧化碳捕獲與埋存等領域開發(fā)的有效控制溫室氣體排放的新技術(shù)。在當今世界，討論新的經(jīng)濟增長點，已經(jīng)不能單一地考慮某種新產(chǎn)業(yè)對于經(jīng)濟增長的作用。作為經(jīng)濟增長點，不僅要對持續(xù)的經(jīng)濟增長有貢獻，而且要對提高勞動就業(yè)和降低二氧化碳有重要貢獻。哥本哈根氣候理事會日前發(fā)布的報告顯示，開發(fā)和使用低碳排放的清潔能源能夠創(chuàng)造商機，帶來數(shù)以百萬計的就業(yè)機會。四．新能源開發(fā)現(xiàn)狀（一）新能源開發(fā)前景看好長期以來，人類在生產(chǎn)和生活中一直使用石油和煤炭等化石能源，隨著能源需求量的不斷增加，不可再生能源儲量卻逐漸減少，能源危機的幽靈不時閃現(xiàn)，世界已經(jīng)進入“高油價時代”，能源安全問題成了許多國家面臨的一大挑戰(zhàn)。此外，大量使用石化能源造成環(huán)境污染，碳排放增加，引起全球氣候變暖，使我們賴以生存的地球家園環(huán)境惡化，這是人類面臨的另一重大挑戰(zhàn)。在這一背景下，節(jié)能減排、綠色發(fā)展是必然選擇，尋求新能源替代化石能源日顯迫切。所謂新能源是相對于傳統(tǒng)能源而言，指正在研發(fā)或開發(fā)利用時間不長的一些能源形式，如太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質(zhì)能和核能等。由于新能源造成的污染少，被譽為“清潔能源”或“綠色能源”。新能源中的太陽能等是取之不竭的可再生能源，對解決能源短缺和環(huán)境污染問題具有重要意義，因而被各國普遍看好。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的《2009年全球可持續(xù)能源投資趨勢》報告稱，近幾年清潔能源投資迅猛增長。2008年，全世界對其投資高達1550億美元，首次超過對煤炭和石油等傳統(tǒng)能源1110億美元的投資，其中以風能居首，投資金額為518億美元，太陽能位列第二，投資額為335億美元。2009年，對新能源及其技術(shù)的研發(fā)投資成為一些國家應對金融危機、振興經(jīng)濟的重要組成部分。美國計劃在未來10年投資1500億美元；歐盟則在去年3月提出包括新能源在內(nèi)的綠色經(jīng)濟發(fā)展計劃，將在未來4年投資1050億歐元。日、韓也有類似的舉措。各國紛紛搶占新能源技術(shù)的制高點。迄今為止，部分新能源技術(shù)已經(jīng)取得長足發(fā)展并得到廣泛應用。西班牙正在建設其最大的太陽能發(fā)電廠，可以為2.5萬戶家庭提供所需電力，預計2011年投入使用。韓國、印度、俄羅斯等13個國家正在建設53座核反應堆，美國也立項將建設數(shù)十座核反應堆。在風能利用方面，英國曾宣稱已經(jīng)超過丹麥，成為世界上最大的近海風能生產(chǎn)者，并樂觀預計，到2020年風能將占英國能源利用的30%。美國計劃到2012年，使其國內(nèi)發(fā)電總量的10%來自風能、太陽能等可再生能源，2025年，這一比例將達到25%。（二）新能源發(fā)展困境1.當投資熱情遭遇窘迫現(xiàn)狀與其他各行業(yè)不同的是，新能源行業(yè)十分倚重政府資金和政策扶持，其自身競爭力往往難以承受市場考驗，而經(jīng)濟壓力又讓政府補貼不可能長久進行下去。有經(jīng)濟學家對其抨擊稱，“現(xiàn)在新能源企業(yè)沒有一個可以不靠補貼生存，這樣的行業(yè)要想成為主流是不可能的?！贝送?，為了使用新能源，汽車、供暖、電力設備等都需要改造。因此，新能源泡沫一旦破裂，所導致的社會影響將不亞于房地產(chǎn)等泡沫的破裂。它將波及政府、企業(yè)、民眾等各個層面，影響金融、基建、電力等相關行業(yè)。據(jù)媒體報道，美國蘭德公司的報告稱，整個可再生能源部門仍屬幼稚工業(yè)，目前很難與傳統(tǒng)的能源行業(yè)進行市場競爭。太陽能、風能發(fā)電成本為火力發(fā)電的3~10倍，如無強制性規(guī)定，根本無法進入市場。麥肯錫咨詢公司統(tǒng)計，平均每個可再生能源技術(shù)企業(yè)的創(chuàng)業(yè)資金約需1400萬美元，中期投資約在1億~2億美元，且需要更大規(guī)模的基建與之配套，很多一窩蜂上馬的企業(yè)根本沒有這樣的實力。因此，這個行業(yè)的健康發(fā)展令人擔憂。2.警惕深層次危機許多發(fā)展中國家的新能源的市場規(guī)模還很小，發(fā)展空間受限。這就意味著，國家財政補貼還要支持一段時間。而人們不免擔憂，我們的財力是否能長期補貼新能源。其次，基礎研發(fā)領域投入明顯不足，關鍵技術(shù)瓶頸始終未能有大的突破;如果無法掌握新能源產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，也沒有國家級的研發(fā)機構(gòu)來從事產(chǎn)業(yè)共性、戰(zhàn)略性、基礎性的研究，沒有像樣的“國家隊”。第三，同質(zhì)化嚴重，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能緊缺。再者，產(chǎn)業(yè)潛在的安全風險巨大，市場擴張遠遠超前于技術(shù)成熟。今后再發(fā)展新能源，審批項目的時候要設立一定的標準，避免無序競爭。政府還需明確向企業(yè)告知項目上馬的潛在風險，給企業(yè)提供及時、可靠的市場信息，讓企業(yè)在信息透明，有充分風險估計的氛圍中競爭和發(fā)展。目前，對新能源及其技術(shù)開發(fā)和應用的制約因素仍是其成本太高，投入太大。五．我國如何走好低碳發(fā)展之路（一）轉(zhuǎn)變發(fā)展理念和價值觀必須轉(zhuǎn)變發(fā)展理念和價值觀，把發(fā)展阿低碳經(jīng)濟和構(gòu)建低碳社會作為長遠的發(fā)展目標。要接受低碳經(jīng)濟的概念，在低碳發(fā)展的基礎上收獲GDP，實現(xiàn)經(jīng)濟增長和GDP的增加。低碳既是環(huán)境問題，也是發(fā)展問題；既是全球問題，也是區(qū)域問題。目前，人們正在倡導“四倍躍進”，即資源使用減半，人民福祉加倍，這在目前的技術(shù)條件下完全可以做到。同時，實現(xiàn)低碳發(fā)展決不只是宏觀層面上、全球的事情，它在微觀層面也是可以操作的、可視的。只要在發(fā)展經(jīng)濟的同時，注重環(huán)境保護，通過發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，把資源消耗限制在資源再生的閾值之內(nèi)，把對環(huán)境的損害限制在環(huán)境自凈能力的閾值之內(nèi)，就可以實現(xiàn)低碳發(fā)展。可喜的是，低碳發(fā)展已經(jīng)逐步為人們所接受，許多地區(qū)開始自覺地進行低碳發(fā)展示范和實驗。譬如，廣東正在推進優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加快產(chǎn)業(yè)升級，減少能耗，降低CO2排放水平，珠海正在建設“低碳經(jīng)濟示范區(qū)”。河北省保定市也在試圖推進低碳經(jīng)濟，提出了“既不能為了發(fā)展而犧牲環(huán)境，也不能為了保護環(huán)境而放棄發(fā)展”的思路，要建設“中國電谷”。在國家層面上，筆者參與了國家科技部正在擬議出臺的“低碳發(fā)展科技示范區(qū)”的前期準備工作。國家科技部將根據(jù)中國目前的能源結(jié)構(gòu)、發(fā)展階段、技術(shù)水平等現(xiàn)實條件，推進“低碳發(fā)展科技示范區(qū)”工作，在示范區(qū)推行低碳發(fā)展理念，選擇不同類型的區(qū)域、行業(yè)、領域等進行試點和示范，按照“點-線-面”模式推進，通過低碳技術(shù)集成，開展技術(shù)推動和完善推廣，通過可復制的模式探索，最終實現(xiàn)更廣闊區(qū)域的低碳發(fā)展，支撐推動整個社會的低碳發(fā)展。（二）經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型發(fā)展低碳經(jīng)濟，需要經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)的徹底轉(zhuǎn)型。從經(jīng)濟結(jié)構(gòu)上看，要轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的“高消耗、高排放、高污染”的經(jīng)濟體系，用低碳農(nóng)業(yè)替代高碳農(nóng)業(yè)，用低碳工業(yè)體系替代高碳工業(yè)體系，走“低消耗、低排放、低污染”的經(jīng)濟發(fā)展之路。從能源結(jié)構(gòu)上看，要以可再生能源替代化石能源，構(gòu)建新能源經(jīng)濟體系。研究表明，1tce（噸標準煤）的可再生能源相當于1.4t普通煤（發(fā)電量5000大卡/kg），CO2減排2.56t，煙塵減排245kg，SO2減排33.6kg，NOx減排5.6kg。據(jù)統(tǒng)計，我國2008年可再生能源利用量達到2.6億tce，相當于減少3.64億t燃煤，CO2減少6.65億t，煙塵減少6370萬t，SO2減少874萬t，NOx減少146萬t?？梢?，可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和新能源產(chǎn)業(yè)體系建設是實現(xiàn)低碳發(fā)展的重要途徑。目前，能源供需形勢相對緩和，為結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了難得的戰(zhàn)略機遇。要抓住這一機遇，大力發(fā)展清潔能源，著力提升可再生能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，進一步淘汰小火電、小煤礦、小煉油等落后生產(chǎn)能力，提高資源利用效率和清潔化水平。（三）傳統(tǒng)能源也要"綠化"

在國際上掀起發(fā)展低碳經(jīng)濟熱潮之后，我國也在哥本哈根會議上作出承諾，到2020年實現(xiàn)單位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40%-45%。要實現(xiàn)這樣的減排目標，不僅需要發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，還要大力對傳統(tǒng)化石能源進行節(jié)能減排，而且在分析人士看來，后者的潛力更大，而需要付出的成本則更低。

據(jù)中電聯(lián)發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2008年底，全國發(fā)電設備容量79253萬千瓦，其中火電60132萬千瓦，約占總?cè)萘康?5.87%，風力、太陽能、生物質(zhì)等"新能源"占比大約僅為7%。目前，我國的電源結(jié)構(gòu)仍以火電為主，分析人士預計未來在傳統(tǒng)化石能源"節(jié)能減排"的文章大有可為。此外，我國工信部提出發(fā)展"戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)"，這意味著，以新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展為由頭，我國眾多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都有望進行結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展思路的轉(zhuǎn)型。（四）從低碳經(jīng)濟到低碳社會低碳發(fā)展之路固然應該重視發(fā)展低碳經(jīng)濟，構(gòu)筑輕型的經(jīng)濟體系，但更重要的是還要構(gòu)筑一個低碳社會，它涉及到社會生活的各個方面。首先要發(fā)展低碳交通。目前，發(fā)展低碳交通已經(jīng)成為一種世界潮流，而公共交通是實現(xiàn)低碳交通的重要發(fā)展方向。其次，要構(gòu)建低碳政府。中國是一個強勢政府主導的國家，政府在社會經(jīng)濟活動中扮演著極其重要的角色。政府不僅作為投資的主體形成國有資本，還作為消費的主體改善著公共服務的能力。再次，要發(fā)展低碳社區(qū)。社區(qū)是人們生活、居住的主要場所，其居民有共同的認同感。發(fā)展低碳社區(qū)，不僅非常必要，也具有可操作性。第四，要發(fā)展低碳校園。校園是一個相對獨立、封閉的運行系統(tǒng)，學校作為傳播人類文明和知識的機構(gòu)，具有引領人類文明、提升公眾意識的職能。學校的主體是學生，他們是一批朝氣蓬勃的新生力量，最容易接受新生事物。因此，在學校推進低碳發(fā)展具有得天獨厚的優(yōu)勢。最后，要倡導低碳消費。參考文獻：[1]百度百科低碳經(jīng)濟[EB/OL].[2]成西，低碳生活就在身邊[N]．恩施日報.2010[3]張真，戴星翼[M].環(huán)境經(jīng)濟學教程.復旦大學出版社[4]中國可再生能源學會.2008年中國新能源與可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告[R].[5]低碳發(fā)展之路需要經(jīng)濟和能源結(jié)構(gòu)雙重轉(zhuǎn)型[D].[6]吳迎春，新能源新希望[N]人民日報2010-01-04

電化學技術(shù)在新能源中的利用一.能源的概況1.能源的重要性1.能源的重要性自古以來,人類就為改善生存條件和促進社會經(jīng)濟的發(fā)展而不停地進行奮斗.在這一過程中,能源一直扮演著重要的角色.從世界經(jīng)濟發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀來看,能源問題已成為社會經(jīng)濟發(fā)展中一個具有戰(zhàn)略意義的問題,能源的消耗水平已成為衡量一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的重要標志,能源問題對社會經(jīng)濟發(fā)展起著決定性的作用.2.能源的種類2.能源的種類大自然賦予人類的能源是多種多樣的,一般可分為常規(guī)能源和新能源兩大類.常規(guī)能源包括煤炭,石油,天然氣和水能,而新能源有生物質(zhì)能,核能,風能,地熱能,海洋能,太陽能和氫能等.其中煤炭,石油,天然氣被成為化石能源,水能,生物質(zhì)能,風能,太陽能和氫能等是可再生能源.3.化石能源的問題(1)化石能源的短缺化石能源的短缺能源是人類賴以生存和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎,是國民經(jīng)濟發(fā)展的命脈,但目前主要使用的化石能源的儲量不多.據(jù)2002年世界探明的化石能源的儲量和使用量統(tǒng)計,世界上煤,石油和天然氣的儲采比分別為204,40和60年,中國的情況更為嚴峻,據(jù)2002年統(tǒng)計,中國煤,石油和天然氣的儲采比只有82,15和46年.這表明在人類歷史的長河中,只有很短的一段時間能使用化石能源.隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速增長,對能源的需求也持續(xù)攀升.我國一次能源消費總量從1978年的5.3億噸標準煤,上升到2002年的14.3億噸.據(jù)估計,我國在2004,2020和2050年的石油消費量達3,4.5和6億噸,其中進口量分別為1,2.7和4億噸.4億噸的進口量相當于目前美國的石油進口量,這不但會制約我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,而且對國家的安全也十分不利.(2)化石燃料造成嚴重環(huán)境污染和氣候異常化石燃料造成嚴重環(huán)境污染和氣候異?；剂系氖褂靡鸬沫h(huán)境污染,排放的CO2會造成溫室效應,使全球氣候變暖.有關機構(gòu)已向聯(lián)合國發(fā)出警告,如再不對CO2的排放采取嚴厲措施,在10年內(nèi),世界的氣候?qū)a(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的變化.我國的環(huán)境污染問題更是日趨嚴重,目前,我國CO2排放量占世界總排放量的14%,在美國之后位居第二,估計到2025年,將位居第一.在本世紀初聯(lián)合國關于環(huán)境污染的調(diào)查中,發(fā)現(xiàn)在世界上十個環(huán)境污染最嚴重的城市中,七個在中國.它們是太原,北京,烏魯木齊,蘭州,重慶,濟南和石家莊.4.21世紀世界能源發(fā)展趨勢世紀世界能源發(fā)展趨勢(1)節(jié)能技術(shù)將備受重視節(jié)能技術(shù)將備受重視節(jié)能就是提高能源利用率,減少能源的浪費.目前節(jié)能技術(shù)水平已是一個國家能源利用情況的綜合性指標,也是一個國家總體科學技術(shù)水平的重要標志.許多研究報告指出,依靠節(jié)能可以將能源需求量降低2530%.我國在能源利用方面的效率很低,我國的能耗很高,是世界平均水平的2倍,發(fā)達國家的5-10倍,因此更應重視節(jié)能技術(shù),我國應該充分重視化石能源的高效利用.(2)世界能源系統(tǒng)將發(fā)生重大變革世界能源系統(tǒng)將發(fā)生重大變革據(jù)預測,20世紀形成的以化石燃料為主的世界能源系統(tǒng)將在21世紀轉(zhuǎn)換成以可再生能源為主的新的世界能源系統(tǒng).在20世紀末,化石燃料的使用量占了世界一次能源用量的89.5%.據(jù)世界能源委員會(WEC)和國際應用分析系統(tǒng)研究所的研究報告認為,在20世紀上半葉,化石燃料仍將是世界一次能源的主體,但到21世紀下半葉,太陽能,生物質(zhì)能,風能等新能源將占世界能源的50%左右.(3)煤炭將作為過渡能源而受到重視煤炭將作為過渡能源而受到重視由于石油和天然氣的儲量較少,而煤炭儲量相對較多,因此煤炭將作為一種過渡能源而在21世紀上半葉受到重視.主要發(fā)展的技術(shù)是潔凈煤技術(shù),煤液化和汽化技術(shù).(4)新化石能源的開發(fā)將得到強化新化石能源的開發(fā)將得到強化近年來發(fā)現(xiàn),在海洋300米深處有甲烷水合物存在.目前,甲烷水合物的開發(fā)已經(jīng)受到特別的關注.據(jù)估計,世界甲烷水合物的儲量可能超過石油,天然氣和煤炭儲量的總和.因此,甲烷水合物作為儲量巨大的未開發(fā)能源開始受到世界各國的高度重視.(5)核能的利用將進一步得到重視核能的利用將進一步得到重視據(jù)國際原子能機構(gòu)統(tǒng)計,在20世紀末,全世界運行的核電站有436座,總發(fā)電量為3.5億千瓦.這些電站主要分布在美,法,日,英,俄等31個國家,近年來,由于擔心核電站運轉(zhuǎn)的安全性,核廢料對環(huán)境的影響和核技術(shù)擴散對世界安全性的影響,核能的發(fā)展在發(fā)達國家已有下降趨勢,但在亞洲地區(qū)仍有強勁的增加趨勢,我國準備在今后幾年內(nèi)建造4座核電站.受控核聚變是一直受人們關心的技術(shù),因為在海水中大約有23.4億萬噸氘,如受控核聚變技術(shù)在21世紀能得到應用,在21世紀末,核能可望占世界一次能源的30%左右.(6)可再生能源的開發(fā)將越來越受到重視可再生能源的開發(fā)將越來越受到重視鑒于化石燃料的短缺及化石燃料的使用引起嚴重的環(huán)境污染和氣候異常,人們對新能源的開發(fā)越來越重視.其中水力能,地熱能,海洋能和風能的可利用資源有限,因此,太陽能,生物質(zhì)能和氫能的利用將倍受關注.二.生物質(zhì)能的利用1.生物質(zhì)能的優(yōu)點.(1)生物質(zhì)來源豐富地球上每年生長的生物質(zhì)總量約14001800億噸,相當于目前世界總能耗的10倍,我國的生物質(zhì)能也極為豐富,可作為能源開發(fā)的生物質(zhì)能總量可達4.5億噸標準煤.加上生物質(zhì)能可再生.因此,生物質(zhì)能的高效,規(guī)?；每捎行Ь徑馐澜缒茉垂┬杳?(2)生物質(zhì)能可多途徑利用(a)直接燃燒.其熱能和蒸汽可發(fā)電,技術(shù)成熟,但效率低.(b)生物轉(zhuǎn)化.包括制沼氣和水解發(fā)酵制取醇類.生物質(zhì)制甲醇和乙醇技術(shù)基本成熟,但生產(chǎn)成本較高.生物質(zhì)制沼氣技術(shù)相當成熟.2002年全國已建1300多萬個沼氣池.(c)光熱轉(zhuǎn)化.通過氣化,裂解,光催化等技術(shù),獲得氣,液體燃料來發(fā)電.(d)生物柴油.從油料植物提取植物油,經(jīng)甲酯化得生物柴油.它有含氧高,含硫低,分解性能好,燃燒效率高等優(yōu)點.(3)生物質(zhì)能利用的環(huán)境污染少由于生物質(zhì)利用過程中釋放的CO2是其生長過程通過光合作用從環(huán)境吸收的,所以生物質(zhì)能的利用過程不排放額外的CO2,而對環(huán)境污染少.生物質(zhì)能的利用還能降低污染.如可利用生物質(zhì)熱解汽化技術(shù)處理生活垃圾等,可得到以甲烷為主的燃氣,實現(xiàn)垃圾的減量化,無害化,資源化.2.生物質(zhì)能利用的問題2.生物質(zhì)能利用的問題生物質(zhì)能利用的缺點主要是生物質(zhì)分布廣,大面積收集成本高,經(jīng)濟的收集半徑在50公里以內(nèi),只適合建立小型,分散的生物質(zhì)能利用系統(tǒng).而小型轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效率低,不提高生物質(zhì)能的利用效率就不能獲得好的經(jīng)濟效益,這是生物質(zhì)能至今未能實現(xiàn)規(guī)?；瘧玫年P鍵問題之一.因此,如何在小型,分散體系實現(xiàn)能量的高效,清潔及規(guī)?；檬瞧惹行枰鉀Q的問題.三.太陽能的利用1.太陽能的優(yōu)點太陽能的優(yōu)點(1)太陽能來源豐富太陽能來源豐富太陽能來源豐富是眾所周知的,這似乎是一種用之不絕,取之不盡的能源.太陽內(nèi)部不停地進行熱核反應,釋放出巨大的能量,輻射到地球上的能量只占起輻射總能量的極小部分,約1/22億,但地球每年接收的太陽能至少有6×1017千瓦小時,相當于74萬噸標準煤的能量.其中被植物吸收的僅占0.015%.可見,開發(fā)太陽能利用的潛力很大.(2)太陽能的使用沒有污染問題太陽能的使用沒有污染問題這也是眾所周知的,太陽能的使用基本上沒有污染問題.(3)太陽能可多途徑利用太陽能可多途徑利用(a)太陽能的熱利用.如太陽能熱水器,太陽灶,太陽能蓄熱池發(fā)電等.(b)太陽能發(fā)電.如太陽能電池和光電池.(c)光催化和光電催化制氫.主要用這兩種技術(shù)從水或生物質(zhì)中制得氫氣.2.太陽能利用的概況太陽能利用的概況近年來,太陽能的利用發(fā)展很快,據(jù)1997年的數(shù)據(jù),全球太陽能發(fā)電量已達800兆瓦.到2000年,日本已有7萬個住宅用上太陽能電池,美國和歐盟計劃在2010年前安裝100萬套太陽能電池.特別是把太陽能電池與屋頂瓦結(jié)合成光電發(fā)電系統(tǒng),目前歐洲已有300套,年發(fā)電量為1億千瓦.這種系統(tǒng)不但可供應清潔能源,而且美觀耐用,壽命可達25年.太陽能的熱利用發(fā)展更快.特別在我國,太陽能熱水器的年產(chǎn)值已達60多億元,居世界首位.3.太陽能利用的問題太陽能利用的問題開發(fā)太陽能利用的主要問題是如何提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率,其次是降低成本,這對我國特別重要,目前我國生產(chǎn)太陽能電池的能力已達幾百兆瓦,但由于價格高,基本上都銷往國外.第三,一些技術(shù),如光催化和光電催化制氫技術(shù)還沒成熟,沒有達到實用化的階段,應該抓緊這方面的研究和發(fā)展.四.氫能的利用1.氫能的優(yōu)點氫能的優(yōu)點(1)氫是自然界儲量最豐富的元素.(2)氫是除核燃料外發(fā)熱量最大的燃料.(3)氫燃燒生成水,是世界上最清潔的燃料.(4)燃燒性能好,可燃范圍大,燃燒速度快.(5)氫可用多種方法大規(guī)模生產(chǎn).(6)氫的利用形式多,可通過燃燒發(fā)電,通過燃料電池發(fā)電等.2.對氫能利用的重視2002年加拿大舉辦了以"氫行星"為主題的第14屆世界氫能源大會.2003年在華盛頓召開15個國家和地區(qū)參加的"國際氫能經(jīng)濟合作伙伴"會議.冰島計劃用40年時間將冰島建成"氫社會".布什將投資120億美元來促進氫能源的發(fā)展.過去5年,工業(yè)化國家在氫能開發(fā)領域的投入年均遞增20.5%.氫將取代天然氣,油和煤而成為未來世界的主要能源,進入氫能時代已成為近年來的熱門話題,21世紀將是氫能世紀.布什舉著使用氫燃料的照相機我國對發(fā)展氫能經(jīng)濟也開始重視,參加了2003年在華盛頓召開的有15國家參加的"國際氫能經(jīng)濟合作伙伴"會議.2004和2005舉辦了兩次關于氫能經(jīng)濟的中美雙邊會議.今年一月,中國科學院院士局召開了關于"石油替代能源"的研討會,主要討論石油資源可持續(xù)性分析,石油的替代能源,氫能燃料和我國的石油替代能源.并要組織人員進行軟課題研究.3.氫能的問題3.氫能的問題(1)氫的價格氫的制備,儲存和運輸中的價格問題,是影響走進氫能時代的很關鍵的問題.要降低其價格,必須形成氫的制備,儲存和運輸?shù)木W(wǎng)絡.(2)廉價清潔的制氫技術(shù)問題(2)廉價清潔的制氫技術(shù)問題目前制氫效率很低,氫的制取要消耗大量的能量,因此尋求大規(guī)模的廉價清潔的制氫技術(shù)是各國科學家共同關心的問題.(a)化石燃料制氫:目前,96%氫從化石燃料制備,技術(shù)成熟,但要造成環(huán)境污染.(b)電解水制氫:技術(shù)成熟,但耗能多,價格高.一般每生產(chǎn)1立方米的氫氣,需要消耗4.2-6度的電能,其能量轉(zhuǎn)化率不到32%.(c)生物質(zhì)制氫:有可再生,產(chǎn)量大,可儲存,碳循環(huán)等優(yōu)點,從中長期看是最有前途的制氫方式.目前生物質(zhì)制氫效率低.(d)生物制氫:國內(nèi)外在選育高效產(chǎn)氫菌株工作進展不快,制氫效率低.(e)風能制氫:用風能發(fā)電來電解水產(chǎn)生氫,技術(shù)上沒有問題,降低成本和風能發(fā)電量少是主要的問題.(f)太陽能制氫:該法還處在基礎研究階段,離商業(yè)化還有較遠的距離.(3)氫的儲運問題(3)氫的儲運問題氫的儲運技術(shù)主要解決儲運的安全性和成本,現(xiàn)在由于儲運技術(shù)不過關,因此浪費了許多氫.許多工業(yè)過程,如煉油,煉焦,氯堿,合成氨,合成甲醇及煤氣制造等多有大量的副產(chǎn)品氫氣,只是由于儲運技術(shù)的問題而不能被利用.我國每年放空和燒掉的氫氣至少在1010標立方米以上.因此解決氫的儲運問題也是走進氫能時代的一個很關鍵的問題.目前氫的儲運還有很大問題.(a)高壓儲氫:儲氫量少,只有1%左右,還有不安全的問題.(b)液氫儲氫:很不方便,儲氫設備大,蒸發(fā)損失大.(c)吸附儲氫:這是目前的研究熱點,但儲氫容量還較低,一般不超過2%.鎂合金儲氫在3%,但儲放不可逆.熱門一時的納米碳管儲氫也已沒有了希望,最終的儲氫量也只有1%左右.(e)化合物儲氫:放氫不容易.(4)燃料電池還沒有商品化用氫作燃料的燃料電池的出現(xiàn)是促進氫能利用的重要原因.近年來,由于化石燃料資源短缺和環(huán)境污染日趨嚴重,各國對燃料電池的研究十分重視.美國《時代周刊》把燃料電池列為21世紀十大高新科技之首,燃料電池已被認為是21世紀極具應用前景的一種新型能源系統(tǒng).雖然燃料電池有很誘人的優(yōu)點,而且燃料電池的發(fā)展已有100多年的歷史,但至今還沒有一種燃料電池已經(jīng)真正商品化,因此,燃料電池何時才能商品化是一個與氫能利用密切相關的問題.4.反對氫能的意見4.反對氫能的意見(a)氫以化合物形式存在,制氫要消耗能源.它不是一種能源,而是能源的流通手段.(b)氫的泄漏會改變氣候.氫不可避免泄漏,泄漏量可達15%.泄漏的氫會在大氣形成水霧,它會象二氧化碳一樣,使天氣變暖.(c)現(xiàn)在一般用高壓氫作燃料電池燃料,氫的泄漏會產(chǎn)生很大的不安全性,手機等的火花就會使泄漏的氫發(fā)生爆炸.(d)冰島能做的,其他國家不一定能做,冰島的氫都是電解水制得的,因該國70%的電是由地熱和水電站產(chǎn)生的.(5)氫的清潔生產(chǎn)要用風能和太陽能.據(jù)估計,如用風能發(fā)電制氫,當風能發(fā)電量達到美國6%的用電量,風能發(fā)電機要占的面積要有半個加州那么大.(6)布什承諾投資120億美元用于氫能的研究是一個微不足道的投資.美國去年用于核能和礦物質(zhì)燃料方面的研究經(jīng)費大于氫燃料的研究經(jīng)費.美國推行"健康婚姻"的預算就有150億美元.美國用于伊拉克戰(zhàn)爭的經(jīng)費每月390億美元.(7)氫燃料電池價格昂貴.目前內(nèi)燃機成本為每千瓦50美元,而氫燃料電池為800美元.估計大量使用后,也要300美元.另外所有的加油站改成加氫站也要花費大量的資金.五.燃料電池加速氫能利用1.燃料電池的優(yōu)點.(1)燃料電池是一種高效清潔的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng),可降低環(huán)境污染和氣候異常.(2)燃料電池能高效利用生物質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的氣,液物質(zhì)和氫作燃料,因此,能促進氫能的利用.(3)燃料電池的發(fā)電效率不受體系規(guī)模限制,小型燃料電池同樣能夠?qū)崿F(xiàn)高效發(fā)電,適合于生物質(zhì)分散性的特點.2.燃料電池定義燃料電池是一種不經(jīng)燃燒直接以電化學反應的方式將燃料的化學能轉(zhuǎn)變成電能的裝置,只要連續(xù)供應燃料,燃料電池就能連續(xù)發(fā)電.3.原理陽極反應:H2=2H++2e陰極反應:1/2O2+2H++2e=H2O總的反應:H2+1/2O2=H2O4.燃料電池分類堿性燃料電池(AFC)(1)堿性燃料電池(AFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Ag,氧化劑:氧電解液:30%KOH隔膜:石棉膜工作溫度:60-80oC用途:航天器和潛艇的動力源優(yōu)點:比能量和比功率高缺點:對CO2敏感,不宜地面使用(2)磷酸燃料電池(PAFC)磷酸燃料電池(PAFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:98%磷酸工作溫度:200oC用途:家庭住宅能源和汽車動力源優(yōu)點:穩(wěn)定性好,已有商品生產(chǎn)缺點:用貴金屬作催化劑,價格高.(3)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:含水的質(zhì)子交換膜工作溫度:60-80oC用途:汽車和潛艇等的動力源優(yōu)點:比能量和比功率高,壽命長,應用范圍廣缺點:對CO敏感,價格高,800美元/千瓦,而內(nèi)燃機50美元/千瓦.氫源問題.(4)直接甲醇燃料電池(DMFC)直接甲醇燃料電池(DMFC)陽極:催化劑:Pt合金,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:含硫酸的質(zhì)子交換膜工作溫度:60-80oC用途:可移動的小型電子儀器設備動力源優(yōu)點:比能量高,體積小問題:Pt對甲醇氧化電催化效率低,易被甲醇氧化中間產(chǎn)物毒化,甲醇會透過質(zhì)子交換膜.(5)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)陽極:催化劑:Ni,燃料:氫陰極:催化劑:NiO,氧化劑:氧電解液:熔融碳酸鹽(NaCO3-LiCO3)工作溫度:600oC用途:發(fā)電站優(yōu)點:反應溫度高,不需貴金屬催化劑.可用含CO的燃料氣.壽命長.能量轉(zhuǎn)換率高,可達80%.問題:高溫下,電解液會腐蝕電極材料.壽命2萬小時,商業(yè)上要4萬小時.(6)固體氧化物燃料電池(SOFC)固體氧化物燃料電池(SOFC)陽極:催化劑:NiZrO2,燃料:甲烷,氫陰極:催化劑:NaCrO4等,氧化劑:氧電解液:ZrO2,CeO2等工作溫度:900oC用途:發(fā)電站優(yōu)點:不需貴金屬催化劑.壽命長.可用各種燃料氣.抗中毒能力強.能量轉(zhuǎn)換率最高,可達80%以上.問題:高溫下,密封困難,放大困難.價格高.5.PEMFC發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀(1)世界各國對世界各國對PEMFC的重視世界各國對的重視近十年來,近十年來,PEMFC技術(shù)的研究開發(fā)受到技術(shù)的研究開發(fā)受到許多國家的政府和跨國大公司的極大重視,許多國家的政府和跨國大公司的極大重視,已出現(xiàn)許多PEMFC電動車樣車.電動車樣車.已出現(xiàn)許多電動車樣車我國計劃,年奧運會期間,我國計劃,到2008年奧運會期間,將有我年奧運會期間國生產(chǎn)的燃料電池電動車會小批量,國生產(chǎn)的燃料電池電動車會小批量,示范性地行駛在街頭.性地行駛在街頭.年世博會期間,輛燃料電池公交到2010年世博會期間,20輛燃料電池公交年世博會期間輛燃料電池出租車,車,300輛燃料電池出租車,1000輛電動輛燃料電池出租車輛電動汽車以及一批燃料電池場地車和郵政車都將投入運行,屆時,上海將建成5座加氫將投入運行,屆時,上海將建成座加氫站來滿足這些車輛對氫燃料的需求對氫燃料的需求.站來滿足這些車輛對氫燃料的需求.(2)PEMFC商業(yè)化的問題商業(yè)化的