能源消費水平的高低，是衡量一個國家在一定時期內經濟技術發展水平的重要標志。能源能源概述常規能源新能源化學電池2.1能源概述

能源是指能夠轉換成熱能、光能、電磁能、機械能、化學能等各種能量形式的資源。

能源的形式有多種，如燃料、核能、太陽能、水力、地熱、風能、潮汐能等等。能源的分類很多:

一次能源；二次能源。常規能源；新能源。風能三峽水電站地熱發電廠2.2常規能源2.2.1煤炭

1.

煤的發熱量：單位質量的煤完全燃燒所能使放出的最大熱量。衡量燃料作為能源的一個指標。通常煤完全燃燒所能放出的發熱量為30

kJ·g-1缺點:a.固體燃料，燃燒速率慢，利用效率低，運輸不變。b.燃燒時產生有毒氣體(SO2，SO3，CO)，污染大氣。

褐煤是質地最差、發熱量最低的一類煤，但它可以提煉成焦炭、煤焦油和焦爐氣卻是極好的化工原料。塑料和染料就是的褐煤“作品”。2.

煤的氣化：

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2

(g)；

ΔHθm(298.15K)=131.3kJ.mol-1C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔHθm(298.15K)=-393.5kJ.mol-1CO(g)+H2(g)=CH4(g)+H2O(l)ΔHθm(298.15K)=-250.2kJ.mol-1人工合成天然氣(1)直接液化法：將煤在高溫，高壓和催化劑存在下加氫液化的方法。(2)間接液化法：先將煤氣化，然后再合成液體燃料的方法。3.煤的液化：通過化學反應改變煤炭中的碳氫比例，使煤變成較輕的液態碳氫化合物。2.2.2石油和天然氣1.石油：多種碳氫化合物的混合物。既是優良的燃料也是重要的化工原料。十六烷辛烷辛烯原油脫水脫鹽分餾精制汽油中最有代表性的是辛烷C8H18催化裂解：

C16H34C8H18+C8H16分流塔示意圖石油鉆井平臺2.天然氣：一種低分子量烴類混合物。優制的氣體燃料也是重要的化工原料。主要成分是甲烷。

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

ΔHθm

(298.15K)=-890kJ.mol-1

2.3新能源2.3.1核能

核能是原子核結構發生變化時放出的能量，核能是一種優質能源，能量密度大，便于存儲和運輸。核能分為核裂變能與核聚變能。

△E=

△m·c2△E：表示系統能量改變量；△m：表示系統質量改變量；c：表示光速(3

10

8m·s-1)。愛因斯坦公式1.核裂變能______在中子(10n)轟擊下使較重的原子核分裂成較輕的原子核的反應所放出的能量。核裂變反應是目前所有運轉的核電站的基礎。裂變產物非常復雜，已知至少有35種元素（從30Zn到64Gd）。1gU-235放出的能量為8

107kJ核裂變產物大多具有放射性。核電站工作原理示意圖原子彈構造示意圖2.核聚變能______輕原子核在異常高的溫度下（約10

8C）聚合成較重原子核時，放出的巨大能量。核聚變能比核裂變能威力大的多,它是一種最理想的清潔能源，是開發核能的主攻方向。9.3.2

太陽能

太陽能的利用：1.光__熱轉換：通過聚光器或集熱器將太陽輻射能直接轉換成熱能。2.光__電轉換：利用太陽能光電池的半導體效應將太陽輻射能直接轉換為直流電。3.光__化學轉換：利用太陽光能將CO2和H2O轉換成碳水化合物和O2。核聚變能衛星升空后太陽照射在衛星的太陽能電池上，太陽能代替蓄電池成為永不枯竭的能源。哈勃太空望遠鏡2.3.3氫能氫能是指以氫作為燃料時釋放出來的熱能。1.氫氣的制取(1)電解法：借助電能使水分解產生氫氣。(2)光催化分解法：使用半導體為基礎的催化體系，利用太陽光直接分解水。(3)光合作用：借助某些特殊植物，利用光合作用將水轉變為氫。2.氫氣的儲存氫氣的密度很低，運輸和儲存較為不易，目前最理想的儲氫方法是利用金屬氫化物。LaNi5+3H2LaNi5H6微熱(200-300)KPa3.氫氣的利用氫氣燃燒溫度高，燃燒純凈，是一種優良的燃料，同時可利用氫氧燃料電池將氫能轉化為電能使用。BMW氫能7系由能夠使用氫燃料和汽油雙燃料驅動9.4

化學電池

化學電池是以氧化劑作正極,還原劑作負極,在一定介質條件下,利用自發進行的氧化—還原反應,將化學能直接轉變為電能的裝置。9.4.1化學電池的分類一次電池（原電池）二次電池（充電電池）燃料電池1.一次電池活性物質放電后不能再生、充電的電池。根據電解質類型分為酸性和堿性兩類。(1)酸性鋅錳干電池(-)Zn|ZnCl2,NH4Cl(糊狀)|MnO2|C(+)(2)堿性鋅錳干電池鋅錳電池不同的負極結構，負極由鋅片改為鋅粉，外殼改用鋼皮，正極仍用石墨和二氧化錳。人們發現，當用KOH電解質溶液代替NH4Cl做電解質時，無論是電解質還是結構上都有較大變化，電池的比能量和放電電流都能得到顯著的提高。僅根據1995年統計資料表明，全世界干電池總產量為250億只，其中堿錳電池為70億只。我國堿錳電也總產量近3億只，僅占干電池總產量的3%，預計5年內將提高到10%～15％。(3)鋅汞電池

(-)Zn(Hg)|KOH(糊狀,含飽和ZnO)|HgO|Hg(+)

絕緣體鋼套的鋅殼多孔隔離物Zn(OH)2和HgO在KOH溶液中的糊狀物Hg(或汞齊)總反應式:Zn+HgO→ZnO+Hg

鋅汞電池主要用于自動曝光照相機﹑助聽器﹑醫療儀器中。

由于電池中大量使用氧化汞,用完后隨意丟棄會嚴重污染環境,故其生產及使用范圍正在趨向縮小部分正被鋅銀電池所取代。(4)鋰碘電池

心臟起搏器的電池提供電能進行工作。起搏器對心臟的每次起博都不允許失敗，要求電池全部時間都在工作，絕不允許電流有停頓。。另外，電池植入人體內，要求特別穩定，里面的化學物質不會泄漏，壽命長，重量輕，體積小。現在心臟起搏器中使用的是鋰-碘電池(其中用鋰做電極，碘做電解質)，它的使用壽命是10年左右。

(-)Li|LiI|I2(不銹鋼)(+)陰極材料陽極柵網不銹鋼外殼密封接線柱封接口

2.二次電池活性物質具有充放電可逆性,放電使用完可充電再生，循環使用。

(1)鉛蓄電池

(-)Pb|H2SO4(1.25~1.30g·cm-3)|PbO2(+)(2)鎳氫電池(-)C|H2|KOH|NiOOH(+)(3)鈉硫電池

(-)Na|β—Al2O3|S+Na2Sx|C(+)鈉硫電池具有許多特色之處：一個是比能量（即電池單位質量或單位體積所具有的有效電能量）高。其理論比能量是鉛酸電池的3-4倍；另一個是可大電流、高功率放電。再一個是充放電效率高。

鈉硫電池開始作為電動汽車用的動力電池發展，無論從使用可提供的空間、電池本身的安全等方面均有一定的局限性。國外重點發展鈉硫電池作為固定場合下（如電站儲能），其應用目標瞄準電站負荷調平（即起削峰平谷作用，將夜晚多余的電存儲在電池里，到白天用電高峰時再從電池