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第四部分 热点扫描
热点7 氢能开发
氢是宇宙中最多的元素,来源十分丰富。氢能具有来源广、燃烧热值高、能量密度大、可储存、可再生、可电可燃、零碳排等优点,属于可再生二次能源。氢能被誉为21世纪最清洁的能源,氢能的可持续发展对实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。2024年全国两会期间,加快氢能产业发展首次被写入政府工作报告,列入2024年重点工作之一。氢能作为新质生产力,正逐渐成为推动能源转型和绿色发展的重要引擎。
(2024·萍乡模拟)氢能被国际社会誉为21世纪最具发展潜力的清洁能源,氢能产业链分别为上游制氢、中游储运及下游用氢,原材料和产物主要是水。我国氢能产业仍处于发展初期,氢能产业发展仍然面临技术瓶颈,如何低碳制氢、如何实现大量氢气的液化,是我国氢能产业的主要技术问题。据此完成1~2题。
1.下列关于氢能源的描述,不正确的是( )
A.属于自然资源 B.清洁可再生
C.储运方式灵活 D.能量密集
√
2.相较于管道运输,我国目前在氢气中游储运仍以长管拖车为主,根本原因是( )
A.氢气液化技术面临瓶颈
B.管道建设成本较大
C.氢能源汽车普及规模小
D.拖车运输灵活性更强
√
1.A 2.C [第1题,由材料可知,氢能源由人工制备而成,不是从自然环境中直接获取的,故不属于自然资源,A说法不正确,符合题意;由材料可知,氢能源污染物排放少,原材料是水,产物也是水,故清洁可再生,B说法正确,不符合题意;氢能源可采取液态运输和气态运输,储运方式灵活,C说法正确,不符合题意;氢能源被誉为21世纪最具发展潜力的清洁能源,说明其能量集中,利用效率高,D说法正确,不符合题意。第2题,长管拖车运输与管道
运输相比,灵活性强,适宜短距离运输,说明我国目前氢能源汽车使用地域有限,发展规模较小,故C正确。氢气液化技术瓶颈对氢气储运的交通运输方式影响较小,故A错误;管道建设成本大,长管拖车灵活性强,不是氢气储运采用长管拖车运输的根本原因,故B、D错误。]
(2024·石家庄一模)风机可正常运转而主动停止风机发电的现象称为“弃风”现象。利用海上风电制氢可在一定程度上缓解海上风力发电中的“弃风”问题。下图示意海上风电制氢模式。据此完成3~4题。
3.与海上相比,我国西北地区风力发电“弃风”现象明显的主要原因是( )
A.能源市场需求饱和 B.风力发电价格昂贵
C.风力发电污染严重 D.远离电力消费市场
4.与图中陆上制氢相比,海上制氢降低了( )
A.风机安装成本 B.制氢用电成本
C.制氢用水成本 D.氢气运输成本
√
√
3.D 4.B [第3题,随着我国经济的快速发展,我国对于能源的需求量不断增加,A错误;风力发电的价格较低,B错误;风力为绿色能源,风力发电污染较小,C错误;我国主要电力消费市场为东部地区,西北地区距离东部地区较远,输电的成本较高,导致西北地区风力发电“弃风”现象明显,D正确。第4题,相对于陆上制氢,海上制氢减少了电缆送电环节,从而降低了用电成本,B正确;海上风机安装成本较高,A错误;海水的盐度更高,制氢用水量更大,用水成本更高,C错误;海上制氢的运输成本更高,D错误。]
碳达峰是指二氧化碳排放总量在某一个时间点达到历史峰值。我国承诺在2030年前实现碳达峰。碳中和则是指企业、团体或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳排放总量,通过二氧化碳去除手段,如植树造林、产业调整等,抵消掉这部分碳排放,达到“净零排放”的目的。氢气按照生产来源分为“灰氢”“蓝氢”和“绿氢”三类。其中,“绿氢”是使用可再生能源进行电解水制氢,“灰氢”通过化石燃料制氢,“蓝氢”通过蒸汽甲烷重整技术或煤气化加上碳捕捉和贮存技术制氢。氢能拥有诸多优点,目前推广依然较慢。据此完成5~6题。
5.为了践行“碳达峰”和“碳中和”的愿景,制氢首选之路为
( )
A.灰氢 B.绿氢
C.蓝氢 D.三种皆可
6.氢能拥有诸多优点,推广较慢的原因最可能是( )
A.人才少 B.补贴少
C.市场小 D.成本高
√
√
5.B 6.D [第5题,根据材料可知,“灰氢”指的是通过化石燃料制氢,制氢成本较低但碳排放量大,“绿氢”指的是采用风电、水电、太阳能、核电等可再生能源电解制氢,制氢过程几乎没有碳排放,“蓝氢”指的是利用蒸汽甲烷重整技术或煤气化加上碳捕捉和贮存技术制氢,碳排放强度相对“灰氢”较低,但相对“绿氢”又高,因此为了践行“碳达峰”和“碳中和”的愿景,制氢首选之路为绿氢,B正确。第6题,氢能发展技术已经相对成熟,但推广较
慢,说明与人才关系不大,A错误。国家政策性补贴会影响氢能发展,但不是导致其推广慢的主要原因,B错误。氢能作为一种零污染的高效能源有诸多优点,市场广阔,C错误。根据材料可知,氢气主要来源于其他能源,导致制氢成本比较高,难以推广,D正确。]
随着能源危机和能源环境问题的日益凸显,全世界都开始关注生物能源的开发利用。生物能源又称绿色能源,是指从生物质得到的能源。生物能源是将农林废物资源、工业废物资源、城市垃圾资源作为原料,添加木炭粉、黏合油剂、助燃剂等添加剂复合而成,包括沼气、生物制氢、生物柴油和燃料乙醇等。随着技术的革新,生物燃料已经发展到了第四代,欧洲第二代生物燃料技术发展尤为迅速,位居世界前列。下图为生物燃料技术发展过程图。据此完成7~9题
7.根据图文材料,推测下列说法正确的有( )
①生物质能源的开发利用是解决我国“三农”问题的良好途径 ②由第一代革新到第二代有利于保障国家粮食安全 ③第二代生物燃料技术可减少土地利用 ④第四代生物燃料制造技术可实现二氧化碳零排放
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
√
8.在四代生物燃料技术中,欧洲的第二代生物燃料技术发展尤为迅速的主要原因( )
A.科研能力强 B.原料充足
C.政策支持 D.市场广阔
9.推测目前全球生物能源开发面临的主要问题是( )
A.技术研发不够 B.资金缺乏
C.资源分散,规模小 D.产业化程度低
√
√
7.D 8.B 9.C [第7题,生物质能源能够很好地利用农林废物资源等,为解决“三农”问题提供良好途径,①正确;由第一代革新到第二代,从利用粮食到利用麦秆、草等,能够较好地保障国家粮食安全,②正确; 第三代生物燃料技术能减少占用土地,③错误;第四代生物燃料技术,利用藻类合成生物燃料,实现二氧化碳零排放,④正确。第8题,四代生物燃料技术中第二代生物燃料技术是将麦秆、草、木材等的纤维素转化为生物燃料,而欧洲气候温和湿润,牧草丰富,原材料充足,可投入使用性比其他三代生物燃
料技术强,所以发展迅速,B正确;相对于第三、第四代生物燃料技术而言,第二代生物燃料技术科研技术要求较低,A错误;政策支持不是第二代生物燃料技术发展迅速的原因,C错误;生物燃料需求市场广阔,但对第几代生物燃料技术生产的生物燃料影响较小,不会单独促进第二代生物燃料技术发展,D错误。第9题,生物能源开发利用的主要困难是生物能源比较分散,难采集,一般规模较小,C正确;技术研发不够和资金不足不是全球生物能源开发面临的主要问题,A、B错误;正是因为资源分散,规模小使得生物能源产业化程度低,所以主要面临的问题是资源分散,规模小,D错误。]
氢是宇宙中分布最广泛的物质,氢能清洁环保,能量密度大,被一些人看作“终极能源”。欧盟的一些国家纷纷下调了煤炭、石油等的进口比率,世界各国纷纷在此领域进行了大规模的研究,进军氢能源市场;但要大规模发展氢能,还面临制、储、运、用多个环节,以及产业链长、转化技术复杂等瓶颈。能源出口大国的俄罗斯在2021年发布了《2024年前氢能发展行动计划》明确2024年前全面建立氢能产业链。据此完成10~12题。
10.俄罗斯大力发展氢能源的主要原因是( )
A.氢能源是清洁能源
B.氢能源发展利润大
C.传统能源出口受到影响
D.防止全球气候变暖
√
11.氢能被称为“终极能源”的主要原因是( )
A.储量大、清洁无污染
B.能量密度大、易开采
C.无污染,属于新能源
D.分布广泛且容易获取
12.氢能未能在目前大规模普及的主要原因是( )
A.制备技术未能突破 B .储存技术未能突破
C.转化技术未能完善 D.运输技术未能突破
√
√
10.C 11.A 12.C [第10题,氢能源是清洁能源,这是氢能的能源属性,与俄罗斯大力发展氢能源关系较小,A错误;氢能源发展利润在材料中未提及,无法判断氢能源发展的利润大小,B错误;由材料“欧盟的一些国家纷纷下调了煤炭、石油等的进口比率”可知,因氢能源的开发导致传统能源的出口受到影响,同时全球气候变暖也迫使传统能源的地位下降,俄罗斯作为能源出口大国,要维持其在国际社会上的影响力,需要发展新能源,确保其地位的稳固,C正确;防止全球气候变暖是全人类的共同责任,不是俄罗斯
大力发展氢能源的主要原因,D错误。第11题,氢能在宇宙中分布非常广泛,其储量大、清洁无污染,氢能被称为“终极能源”,A正确;由材料可知,氢能能量密度大,但要大规模发展氢能,还面临制、储、运、用多个环节,以及产业链长、转化技术复杂等瓶颈,说明氢能难开采,B错误;当前多种能源都满足新能源、无污染的条件,因此无污染属于新能源不是氢能被称为“终极能源”的原因,C错误;分布广泛容易获取属于氢能源的优势之一,但不是氢能被称为“终极能源”的主要原因,D错误。第12题,氢能目前主要可
以通过电解水等方式来获得,制备技术已经较为成熟,A错误;氢能可以通过压缩或在低温条件下储存,目前已具备储存技术,B错误;由材料分析可知,氢能转化应用技术复杂,可能还未完善,所以氢能目前未能大规模普及,C正确;氢能的运输可以利用汽车、火车装载专用的高压气罐或者管道运输,D错误。]
13.阅读图文材料,完成下列要求。
氢是自然界存在最普遍的元素,主要存在于水中。氢本身无毒,燃烧生成的水可继续制氢。氢能既可以通过燃烧产生热能,又可以作为燃料电池或结构材料。氢以气态、液态或固态的氢化物出现,能适应贮运及各种应用环境的不同要求。为实现2050年前碳排放“净零”的目标,英国政府推出海上风电制氢计划,利用风电将海水电解,转化成“绿色”的氢气和氧气,再将氢气通过海底现有油气管道输出,以氢气取代天然气,为数百万家庭供暖。下图为海上风电制氢方案。
(1)结合材料说出氢能的主要特点。(6分)
(2)分析英国推出海上风电制氢计划的原因。(6分)
(3)结合图中的两种制氢方案,分析英国拟选取方案二的原因。(6分)
[解析] 第(1)题,根据材料可知,氢能原料易得、分布广泛、获取途径多;使用中清洁无污染;用途广泛;储运方式多样,适应性强等。第(2)题,根据材料可知,为实现2050年前碳排放“净零”的目标,英国政府推出海上风电制氢计划,由此可知减少碳排放是其推出海上风电制氢计划的核心原因。减少碳排放,开发氢能又与氢能特点、开发条件和英国能源供需有很大关系。英国经济发达,能源需求量大;氢能应用范围广且清洁无污染,利于减少碳排放;英国地处西风带,风力强劲且稳定,风能资源丰富;风电制氢利于降低
制氢成本等是英国推出海上风电制氢计划的具体原因。第(3)题,对比方案一可看出,方案二制氢的环节均在海上完成,制完后输送回陆上,这样做直接利用风电将海水电解,原料丰富易得;离岸制氢对风电直接利用,不需要铺设输电线路,减少工程量、降低输电成本;减少了输电设施建设对土地的占用;方案二的中转过程少,减少了资源消耗;利用现有油气管道输送氢气,降低氢能运输成本。
[答案] (1)清洁无污染;可再生;原料易得、分布广泛、获取途径多;储运方式多样,适应性强;应用范围更广。
(2)地处西风带,风力强劲且稳定,风能资源丰富;风电制氢利于降低制氢成本;经济发达,能源需求量大;氢能应用范围广且清洁无污染,利于减少碳排放。
(3)方案二利用风电将海水电解,原料丰富易得无污染;离岸制氢对风电直接利用,不需要铺设海上电缆,减少工程量、降低输电成本;利用现有油气管道输送氢气,降低氢能运输成本。
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