化学在能源中的应用

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1、化学在能源中的应用摘要能源是国民经济发展的基础,是人们日常生活中必不可少的条件，本文讨论了在能源的开发、转换、贮存、输送及合理使用过程中所涉及的化学化工问题,并对当前的能源情况和未来的开发前景作了介绍。关键词能源化学能太阳能生物能能源是国民经济发展的基础,是人们日常生活不可缺少的条件，随着生产的发展,社会的进步,人们所消耗的能量也愈益增多,可以说人均的能量消耗量是衡量现代化国家人民生活水平的主要标准之一,也可以说现代化社会是建筑在巨大的能源消耗上的。所以大力开发和合理利用能源,特别是大力开发新能源,乃人类

2、未来之所系,在世界新技术革命浪潮的冲击下,大规模耗能型工业体系终将成为过去,代之以节能型和新能源型生产体系。然而要实现这样一个巨大转变,作为化学工作者肩负着重大的责任，因为化学能是我们经常利用的一种能量形式,目前人类主要使用化石燃料（煤、石油、天然气等）做能源,就是利用其化学能；化学能与其它能量形式间的转换必然涉及化学反应。通过化学反应制造需要的，化学物质又必然伴随着化学能与其它能量形式的转换。许多生产部门通过应用新型化学材料达到降低能耗的目的。煤的气化、液化已成为煤炭合理利用的发展方向,而煤的气化和液化

3、是化学过程。生物质能只有通过气化或液化这些化学的或生物化学的过程转化成气体或液体燃料后才能高效而方便地使用。太阳能制氢是一个复杂的光化学问题。利用化学反应的热效应,不仅能回收余热和贮存热能,而且还能输送热能等。总之,能源的开发、转换、贮存、输送和合理使用都涉及大量的化学化工间题,耍靠化学工作者去研究完成。能源化学的研究和应用将对生产的发展产生直接的经济效益,对提高人们生活水平起着重要作用,特别是在目前能源短缺的情况下,降低能耗提高能源利用率的研究更为重要。1.煤的合理利用将煤转换成清洁能源的各种方法中,煤

4、的液化是经济的。因为将煤转化成液体比进行气化时化学变化要少,同时能量转换效率要高。煤可以各种方法加氢使之液化,加氢还有从煤中脱硫、脱氮的作用。煤加氢液化的主要化学过程是:（1）首先是煤热解生成自由基,这些自由基在有足够的氢存在时便能得到饱和而稳定下来,没有氢供应就要重新缩合；(2)供氢反应,一般都用溶剂作介质,具有供氢能力的溶剂主要是部分氢化的缩合芳环,如四氢蔡、四氢哇琳、9，10一二氢菲等,供氢溶剂给出氢后又能从气相吸收氢,如此反复起了传递氢的作用。（3）脱杂原子反应,煤的主要组成是C和H,还含有一定量

5、的O、S、Na等杂原子,这些杂原子在加氢条件下会先后与氢反应生成H2O、H2S、NH3等小分子化合物。按化学加工方法的不同,煤的液化方法可分为直接液化和问接液化直接液化法是煤经高压加氢直接转化为液体产品；间接液化法是先将煤气化得到合成气（CO+H2）,再在高温高压和催化剂的条件下合成石油烃。虽然直接液化法尚处在开发阶段,工艺还不够成熟,氢的供应价格也比较高,但是,是有发展前途的采用催化剂加氢液化可以降低氢的耗量、降低反应温度,可以提高产品质量。利用水煤气变换反应产生氢气来代替是个好方法,而且有很好的反应活

6、性。?1.太阳能的化学转化和储存随着近代科学技术的发展,人类对能量的需求也越来越大,而矿物燃料的开采已有日趋涸竭之势,因此对新能源的开发成为众所关注的重要课题占地球上总能量的99%以上的太阳能,取之不尽,用之不竭,又无污染,一直是人们梦寐以求的理想能源,是未来人类利用能量的最大源泉但是,太阳能的利用一直存在着两大难题,一是能量密度低,二是受季节、气候、时间、纬度等自然条件的限制。因此,为了有效地利用太阳能,就要求设计高效的集光装置,提高能量密度和解决能量的贮存问题,其中太阳能的化学转换和贮存是发展的方向。

7、太阳能的化学转换和贮存大致分为三种类型,即光热转换、光电转换、光化学转换。主要介绍一下光电转化：迅速发展的太阳能电池是利用光一电转换效应将太阳能直接转换为电能的装置。目前,太阳能电池种类较多,主要是单品硅电池、硫化福电池、砷化稼电池、磷化锢电池、非晶硅电池等。有机太阳能电池是正在进行研究的一种新型电池,目前尚未进入实用化阶段,但由于它的制作工艺简单、成本低廉,因此是一种颇有希望的电池,近来以酞菁、部花菁和聚乙炔三种材料的太阳能电池研究较多,发展较快。太阳能电池在我国已成功地用作抽水泵、电牧拦和航道浮标灯的

8、电源,在人造地球卫星上用作工作电源等。在国外太阳能游览车、太阳能飞机都已试验成功。但是目前太阳能电池效率还很低,成本还较高这是今后化学工作者研究和改进的重要课题。?1.生物质能的转换及应用由光合作用产生的植物生物质是把太阳能转化为化学能,并以有机物的形式贮存于植物体内,这一部分能量叫生物质能。在当今世界能源结构中,生物能起着举足轻重的作用。据估计世界能耗的七分之一来自植物生物质,特别在发展中国家，生物能占的比重更大,在我国占四