第四单元 太阳能 生物质能和氢能的利用（49张PPT）
文档属性
| 名称 | 第四单元 太阳能 生物质能和氢能的利用（49张PPT） |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 2.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2018-09-09 22:23:10 | ||
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文档简介
(共49张PPT)
当今社会科技发展的三大支柱：
——材料、能源和信息
目前，世界主要能源物质：
——煤、石油和天然气
化石燃料
2009年我国和世界能源结构
化石燃料为能源物质的缺点：
污染问题
储量有限
不可再生
资源浪费
……
解决能源问题的主要途径：
合理、充分利用现有化石能源
开发利用清洁、高效的新能源
生物质能
太阳能
氢能
风 能
海洋能
地热能
核 能
太阳能的利用
太阳能资源的优点
1、总量最大
——取之不尽，用之不竭
2、分布最广
——遍布世界各地
既可免费使用，又无需运输
3、最清洁
——无任何污染及废弃物
……
1、能量密度低（1kW/m2）
2、其强度受各种因素影响
（季节、地点、气候等）
太阳能资源的缺点
1、光－热转换
原理：利用太阳辐射能加热物体而获得热能
应用：太阳能热水器
反射式太阳灶
高温太阳炉
地膜、大棚、温室
直接利用太阳能的方式
地膜、大棚、温室、太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉等
光能转化为热能
基本原理是将太阳辐射能收集起来
能量转化方式
太阳辐射能利用实例
太阳能生态大棚
2、光－电转换
将太阳能用于发电
（1）光—热—电转换
（2）光—电直接转换
原理：根据光电效应，利用太阳能电池（光电材料做成）将太阳辐射能直接转化为电能
应用：为无电场所提供电池，包括移动电源和备用电源、太阳能日用电子产品并网发电
大型太阳能发电
美国军用太阳能发电帐篷
运用：选择芒硝晶体(十水合硫酸钠晶体)白天吸收热量溶解，晚上放出热量结晶。
白天阳光下：
Na2SO4·10H2O=Na2SO4+10H2O
夜晚气温下降：
Na2SO4+10H2O = Na2SO4·10H2O
吸热
放热
能量转化方式
光能转化为化学能
基本原理是将太阳辐射能收集起来
3、光－化学能转换
6H2O + 6CO2 C6H12O6 +6O2
光
叶绿素
4、光－生物质能转换
原理：
通过光合作用，将太阳能转化为化学能储存在生物质中——生物质能。
自然界利用太阳能最成功的例子
地球上每年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源年消耗量的10倍左右。
化学方程式
C6H12O6(s)+6O2(g) 6H2O(l)+6CO2(g)
△H=-2804kJ/mol
(C6H10O5)n +nH2O nC6H12O6
淀粉、纤维素
葡萄糖
动物获得能量的途径
生物质能的利用
概念（P49）
来源于植物及其加工产品贮存的能量
生物质主要包括农业废弃物（如植物的秸秆、枝叶）、水生植物、油科植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等。
1、直接燃烧
点燃
（C6H10O5)n +6n O2
6n CO2 +5n H2O
缺点:
能量利用率低（20－40％）
生物质能的利用方式
生物质能的利用
2、生物化学转换
（1）利用植物的秸杆、枝叶、杂草和动物粪便等生物质在厌氧条件下，经过细菌发酵制取沼气。
主要优点：
环保
副产化肥
（2）将农产品（如玉米、高粱）等生物质水解、发酵制乙醇。
酶
（C6H10O5)n + nH2O
nC6H12O6
C6H12O6
2C2H5OH+2CO2↑
酶
乙醇汽油
90%汽油+10%乙醇
一、可增加汽油中的含氧量，使燃烧更充分，降低尾气中有害物质含量
二、提高汽油的标号，使发动机运行更平稳；
三，能消除发动机内积炭，可延长发动机寿命
3、热化学转换
复杂的化学反应
生物质
可燃性气体
阅读课本50页拓展视野，小结用焚烧的方法处理垃圾有什么优点？
1、减轻了垃圾占地给城市造成的压力
2、焚烧产生热量发电
3、焚烧的余热可以取暖
4、残渣可以修桥铺路
氢能的开发与利用
据PhysOrg网2005年10月24日消息，最近一家名为Engineuity的以色列公司发明了一种能够在汽车内产生氢气的技术系统，而且只需要使用镁和铝等普通金属。这一技术将完全解决汽车在氢气制造、运输和储存方面的所有相关难点。
氢能的利用途径
燃烧放热
用于燃料电池，释放电能
利用氢的核聚变反应释放的核能
H2O
H2、O2
用于燃料电池，化学能转化为电能
使用催化剂，利用太阳能分解水
电解，电能转化为化学能
燃烧，释放热能
1、来源丰富、可再生
2、热值高
3、无污染
……
理想的“绿色能源”
氢能源的优点
1、降低制氢气的能耗
目前常用：
1)化石燃料在高温下与水蒸气反应
2)化石燃料部分氧化法
3)电解水
4)微生物使水分解
5)光解水
需要解决的问题
1、降低制氢气的能耗
2、氢的储存和运输
需要解决的问题
1)常压储氢
2)高压储氢
3)液氢储氢
4)储氢材料(P51)
密度高、但能耗大、且不安全
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，同时放出热量。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。
1、降低制氢气的能耗
2、氢的储存和运输
3、光解水时还需解决产物分离的问题
需要解决的问题
石油
约40年
天然气
约50 年
煤 碳
约200年
能源危机
中国在行动
自主体验
答案：C
答案：A
答案：D
4. 源危机让许多国家开始实施能源多样化战略，加大新能源研发力度，探索代替石油的能源和技术。而在各种新能源中，氢能源目前被认为最有可能进入实用领域，它具备了成为投资者追捧的“明星”潜质。为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济的方法是________(填写编号)。
①电解水 ②锌和稀硫酸反应 ③光解海水
其次，还需要解决的问题是______________________(写出其中一个)。
【解析】 太阳能和海水资源丰富，若能实现光解海水法制氢是经济的方式。由于氢气易着火、爆炸，因此如何妥善解决氢能的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键。
【答案】 ③ 氢气的输送(或氢气的贮存)
5.氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。氢能具有的优点包括
( )
①原料来源广 ②易燃烧、热值高 ③储存方便 ④制备工艺廉价易行
A．①②
B．①③
C．③④
D．②④
解析：选A。地球上有大量的水，可用水为原料制氢气。H2易燃烧，无污染，热值高，是一种高效、干净的新能源，但在利用氢燃料时，其储存和制备成本较高，到现在还不能大量使用。
作业：
课本：P52 2、3
P56 8
当今社会科技发展的三大支柱：
——材料、能源和信息
目前，世界主要能源物质：
——煤、石油和天然气
化石燃料
2009年我国和世界能源结构
化石燃料为能源物质的缺点：
污染问题
储量有限
不可再生
资源浪费
……
解决能源问题的主要途径：
合理、充分利用现有化石能源
开发利用清洁、高效的新能源
生物质能
太阳能
氢能
风 能
海洋能
地热能
核 能
太阳能的利用
太阳能资源的优点
1、总量最大
——取之不尽，用之不竭
2、分布最广
——遍布世界各地
既可免费使用，又无需运输
3、最清洁
——无任何污染及废弃物
……
1、能量密度低（1kW/m2）
2、其强度受各种因素影响
（季节、地点、气候等）
太阳能资源的缺点
1、光－热转换
原理：利用太阳辐射能加热物体而获得热能
应用：太阳能热水器
反射式太阳灶
高温太阳炉
地膜、大棚、温室
直接利用太阳能的方式
地膜、大棚、温室、太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉等
光能转化为热能
基本原理是将太阳辐射能收集起来
能量转化方式
太阳辐射能利用实例
太阳能生态大棚
2、光－电转换
将太阳能用于发电
（1）光—热—电转换
（2）光—电直接转换
原理：根据光电效应，利用太阳能电池（光电材料做成）将太阳辐射能直接转化为电能
应用：为无电场所提供电池，包括移动电源和备用电源、太阳能日用电子产品并网发电
大型太阳能发电
美国军用太阳能发电帐篷
运用：选择芒硝晶体(十水合硫酸钠晶体)白天吸收热量溶解，晚上放出热量结晶。
白天阳光下：
Na2SO4·10H2O=Na2SO4+10H2O
夜晚气温下降：
Na2SO4+10H2O = Na2SO4·10H2O
吸热
放热
能量转化方式
光能转化为化学能
基本原理是将太阳辐射能收集起来
3、光－化学能转换
6H2O + 6CO2 C6H12O6 +6O2
光
叶绿素
4、光－生物质能转换
原理：
通过光合作用，将太阳能转化为化学能储存在生物质中——生物质能。
自然界利用太阳能最成功的例子
地球上每年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源年消耗量的10倍左右。
化学方程式
C6H12O6(s)+6O2(g) 6H2O(l)+6CO2(g)
△H=-2804kJ/mol
(C6H10O5)n +nH2O nC6H12O6
淀粉、纤维素
葡萄糖
动物获得能量的途径
生物质能的利用
概念（P49）
来源于植物及其加工产品贮存的能量
生物质主要包括农业废弃物（如植物的秸秆、枝叶）、水生植物、油科植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等。
1、直接燃烧
点燃
（C6H10O5)n +6n O2
6n CO2 +5n H2O
缺点:
能量利用率低（20－40％）
生物质能的利用方式
生物质能的利用
2、生物化学转换
（1）利用植物的秸杆、枝叶、杂草和动物粪便等生物质在厌氧条件下，经过细菌发酵制取沼气。
主要优点：
环保
副产化肥
（2）将农产品（如玉米、高粱）等生物质水解、发酵制乙醇。
酶
（C6H10O5)n + nH2O
nC6H12O6
C6H12O6
2C2H5OH+2CO2↑
酶
乙醇汽油
90%汽油+10%乙醇
一、可增加汽油中的含氧量，使燃烧更充分，降低尾气中有害物质含量
二、提高汽油的标号，使发动机运行更平稳；
三，能消除发动机内积炭，可延长发动机寿命
3、热化学转换
复杂的化学反应
生物质
可燃性气体
阅读课本50页拓展视野，小结用焚烧的方法处理垃圾有什么优点？
1、减轻了垃圾占地给城市造成的压力
2、焚烧产生热量发电
3、焚烧的余热可以取暖
4、残渣可以修桥铺路
氢能的开发与利用
据PhysOrg网2005年10月24日消息，最近一家名为Engineuity的以色列公司发明了一种能够在汽车内产生氢气的技术系统，而且只需要使用镁和铝等普通金属。这一技术将完全解决汽车在氢气制造、运输和储存方面的所有相关难点。
氢能的利用途径
燃烧放热
用于燃料电池，释放电能
利用氢的核聚变反应释放的核能
H2O
H2、O2
用于燃料电池，化学能转化为电能
使用催化剂，利用太阳能分解水
电解，电能转化为化学能
燃烧，释放热能
1、来源丰富、可再生
2、热值高
3、无污染
……
理想的“绿色能源”
氢能源的优点
1、降低制氢气的能耗
目前常用：
1)化石燃料在高温下与水蒸气反应
2)化石燃料部分氧化法
3)电解水
4)微生物使水分解
5)光解水
需要解决的问题
1、降低制氢气的能耗
2、氢的储存和运输
需要解决的问题
1)常压储氢
2)高压储氢
3)液氢储氢
4)储氢材料(P51)
密度高、但能耗大、且不安全
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，同时放出热量。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。
1、降低制氢气的能耗
2、氢的储存和运输
3、光解水时还需解决产物分离的问题
需要解决的问题
石油
约40年
天然气
约50 年
煤 碳
约200年
能源危机
中国在行动
自主体验
答案：C
答案：A
答案：D
4. 源危机让许多国家开始实施能源多样化战略，加大新能源研发力度，探索代替石油的能源和技术。而在各种新能源中，氢能源目前被认为最有可能进入实用领域，它具备了成为投资者追捧的“明星”潜质。为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济的方法是________(填写编号)。
①电解水 ②锌和稀硫酸反应 ③光解海水
其次，还需要解决的问题是______________________(写出其中一个)。
【解析】 太阳能和海水资源丰富，若能实现光解海水法制氢是经济的方式。由于氢气易着火、爆炸，因此如何妥善解决氢能的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键。
【答案】 ③ 氢气的输送(或氢气的贮存)
5.氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。氢能具有的优点包括
( )
①原料来源广 ②易燃烧、热值高 ③储存方便 ④制备工艺廉价易行
A．①②
B．①③
C．③④
D．②④
解析：选A。地球上有大量的水，可用水为原料制氢气。H2易燃烧，无污染，热值高，是一种高效、干净的新能源，但在利用氢燃料时，其储存和制备成本较高，到现在还不能大量使用。
作业：
课本：P52 2、3
P56 8