新型能源材料与纳米技术.ppt

《新型能源材料与纳米技术.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、新型电池材料与纳米技术从能量转换的观点可将电化学过程分为两大类:1）利用化学反应，产生电流，将化学能转变为电能：原电池；2）用电流做功来推动化学反应，将电能转换成化学能：电解池。原电池与电解池：电位较高的电极是正极（positiveelectrode），电位较低的则是负极（negative）。表面进行是氧化反应的电极叫做阳极（anode），表面发生还原反应的电极叫做阴极（cathode）。根据电流的方向可知，原电池的负极向外电路给出电子，发生氧化反应，故为阳极；而正极要接受外电路中流过来的电子，发生还原反应，故为阴极。在电解池中电流方向刚好相反，发生氧

2、化反应的电极，电位较正，为正极（阳极）；而发生还原反应的电极，电位较负，为负极（阴极）。1833年发现了法拉第定律，电化学理论获得了进一步的发展。电流通过溶液时，在电极上发生变化的物质的量与所通过的电量成正比（M=KQ=KIt）；MichaelFaraday（1791-1867)法拉第定律又叫电解定律，是电镀过程遵循的基本定律，至今仍然指导着电沉积技术，是电化学中最基本的定律。法拉第第二定律：电解过程中，通过的电量相同，所析出或溶解出的不同物质的化学当量相同。即每电解1mol的物质，所需用的电量都是1个“法拉第”(F)，等于96500C（6.0210

3、231.610-19C）。进入新世纪以来，我国汽车产业实现快速发展。2016年产销量突破2800万辆，已连续八年位居世界第一位。尤其在新能源汽车领域，我国已成为最大的生产和销售市场。2016年，我国新能源汽车产销突破50万辆，累计推广超过100万辆，占全球50％。全球已经有多个国家启动了禁售燃油车的程序。自2015年起，以荷兰为首的一些欧洲国家就加入了“国际零排放车辆联盟”，承诺将在2050年以前让所售新车全部为新能源车型。随后，挪威、法国、德国、英国等国也先后公布了禁售燃油车的计划，禁售时间表普遍定在2025-2040年这一区间。从现在到2025

4、年将是汽车产业变革最为剧烈的几年，传统汽车节能减排要求越来越高，新能源汽车发展加快却对技术要求越来越高，智能网联汽车将对整个产业带来巨大影响。人类的生活水平不断提高，能耗也不断提高，世界如此，中国更是如此。中国和世界能源储量比较传统能源对环境的污染能源危机，环境污染开发新型清洁能源新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能、氢能等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气等能源，称为常规能源。特点：资源丰富，普遍具备可再生特性；能量密度低，开发利用需要较大空间；不含碳或含碳量很少，对

5、环境影响小。风能：风能的转换效率低；风速不稳定，产生的能量大小不稳定；需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源；风力发电机会发出庞大的噪音，只能在空旷的地方兴建。太阳能：尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达73,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。原理:太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电能的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，CdTe，CuInGaSe2（CIGS）等。它们的发电原理基本相同，以硅为例，P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P

6、-N结。当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。晶体硅太阳能电池：设备成本相对较低，光电转换效率也高（实验室25%，产业化22.9%），在室外阳光下发电比较适宜，但消耗及电池片成本很高（厚度>400m）；薄膜太阳能电池：材料消耗较少（膜厚<2m），弱光效应好，在普通灯光下也能发电，但相对设备成本较高，转换效率低（CuInGaSe，实

7、验室20.3%，产业化16.5%）。优点：普遍，无害，巨大，长久。缺点：不稳定性：到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，给太阳能的大规模应用增加了难度；效率低和成本高：在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约；分散性：想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。