現(xiàn)代化學(xué)與能源-wenkub
2023-01-21 07:36:47 本頁(yè)面
【正文】 煤炭液化是指以煤炭為原料，通過(guò)化學(xué)加工過(guò)程，生產(chǎn)油品和石油化工產(chǎn)品。 太陽(yáng)能即太陽(yáng)輻射能，它是太陽(yáng)內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的能量。 1997年最高產(chǎn)量為 5600萬(wàn)噸 /年 2023年為 5013萬(wàn)噸 /年 2023年計(jì)劃產(chǎn)量 4830萬(wàn)噸 /年 進(jìn)入遞減開(kāi)采期。 從探明的儲(chǔ)量分析，現(xiàn)在地球上的煤炭、石油和天然氣的總儲(chǔ)量分別為： 石 油： 1萬(wàn)億桶 天然氣： 120萬(wàn)億立方米 煤 炭： 1萬(wàn)億噸 按照全世界對(duì)化石燃料的消耗速度計(jì)算，這些能源可供人類使用的時(shí)間大約還有： 儲(chǔ)量有限的化石燃料 我國(guó)一次能源消費(fèi)總量從 1978年的 噸標(biāo)準(zhǔn)煤，上升到 2023年的 煤。在 2023年，我國(guó)石油消費(fèi)量達(dá) 3億噸，其中進(jìn)口 1億噸，估計(jì)到 2023年，我國(guó)石油消費(fèi)量要達(dá) ，其中進(jìn)口量要達(dá)，到 2050年，我國(guó)石油消費(fèi)量要達(dá) 6億噸，其中進(jìn)口量要達(dá) 4億噸，相當(dāng)于目前美國(guó)的石油進(jìn)口量。 —— 化工報(bào) 20231181 據(jù)美國(guó)石油業(yè)協(xié)會(huì)估計(jì)，在 2050年之前，世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將越來(lái)越多地依賴煤炭。 太陽(yáng)光譜圖 地球軌道上的平均太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為 1367kw/m2。 煤炭直接液化 : 煤炭間接液化 : 煤炭 煤粉 油煤漿 加氫裂化 液體油品 煤炭、氧氣、水蒸氣 H2和 CO的混合氣體 石油的形成 石油是遠(yuǎn)古時(shí)代沉積在海底湖泊中的動(dòng)植物 的遺體，在海洋條件作用下經(jīng)過(guò)千百萬(wàn)年的漫長(zhǎng)轉(zhuǎn)化過(guò)程而生成。 （ 3）成本低廉，可以再生。傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池利用太陽(yáng)光中高達(dá)九成以上的可見(jiàn)光。銦、硒：稀有元素） ? 功能高分子材料制備的大陽(yáng)能電池 （處于研發(fā)初期、轉(zhuǎn)化效率低、使用壽命短） ? 染料敏化納米晶體太陽(yáng)能電池 （正在研發(fā)） 無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池 ? 半導(dǎo)體中可以利用各種勢(shì)壘如 pn結(jié)、肖特基勢(shì)壘、異質(zhì)結(jié)等形成光伏效應(yīng)。tzel 《 Nature》上發(fā)表了關(guān)于染料敏化納米 晶體太陽(yáng)能電池（ Dye Sensitized Solar Cells，簡(jiǎn)稱 DSSCs ）的文 章以較低的成本得到了 7%的光電轉(zhuǎn)化效率， 為利用太陽(yáng)能提供 了一條新的途徑 . 1997年 ，該電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 10%~11%，短路電流達(dá) 到 18mA/cm2,開(kāi)路電壓達(dá)到 720mV； 1998年 ，采用固體有機(jī)空穴傳輸材料替代液體電解質(zhì)的全固態(tài) Gratzel電池研制成功，其單色光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 33%，從而引 起了全世界的關(guān)注。 染料敏化太陽(yáng)能電池和植物的光合作用 染料敏化太陽(yáng)能電池的工作原理圖 由于 TiO2的禁帶寬度較大 (32eV)，可見(jiàn)光不能將其直接激發(fā)；在其表面吸附一層染料敏化劑后，染料分子可以吸收太陽(yáng)光而產(chǎn)生電子躍遷。 ? 大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā) ? 跟蹤與聚光 ? 儲(chǔ)電及 并網(wǎng)發(fā)電結(jié)合 ? 并網(wǎng)發(fā)電已占 50% ? 以建成多個(gè)兆瓦級(jí)的電站， ~100MW規(guī)模 VS太陽(yáng)能熱發(fā)電站 ? 與建筑物結(jié)合 ? 架設(shè)太陽(yáng)電池組件 ? 日本： 19942023年 2萬(wàn)套屋頂光伏系統(tǒng) 185MW ；七萬(wàn)屋頂計(jì)劃 280M ? 美國(guó)： 1997~2023年 百萬(wàn)屋頂計(jì)劃 3025MW 發(fā)電成本 6美分 ? 集成在建筑材料上 ? 曲線形屋頂瓦、垂直幕墻、窗用玻璃 太陽(yáng)能發(fā)電站 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由 太陽(yáng)電池陣列、貯能蓄電池、防反充二極管、充電控制器及逆變器、測(cè)量設(shè)備 等組成。 低溫?zé)崂茫?地膜、塑料大棚 以及干燥器、蒸餾、供暖、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng) 中溫?zé)崂茫?空調(diào)制冷、制鹽以及 其它工業(yè)用熱 高溫?zé)崂茫?聚焦形太陽(yáng)灶、焊接機(jī) 和高溫爐 （ 3）對(duì)紫外線的利用 紫外線具有殺菌功效。 只有一些質(zhì)量非常大的原子核，像鈾、釷等才能發(fā)生核裂變。 鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 中子 鈾 235 核分裂 逃 逸 人們將核反應(yīng)堆形象地比喻為核電站的“鍋爐”，在這種“鍋爐”里燒的是鈾、钚等核燃料。)?！翱於选痹鲋澈巳剂习砚欃Y源的利用率大大提高了，因?yàn)樗媒鉀Q了熱中子核反應(yīng)堆產(chǎn)生的大量 238U廢料堆積問(wèn)題。受放射性污染的人在數(shù)年或數(shù)十年后，可能出現(xiàn)癌癥、白內(nèi)障、失明、生長(zhǎng)遲緩、生育力降低等遠(yuǎn)期效應(yīng)，還可能出現(xiàn)胎兒畸形、流產(chǎn)、死產(chǎn)等遺傳效應(yīng)。 “火葬”是美國(guó)能源部研制的一種處理核廢料的先進(jìn)方法。當(dāng)溶化的泥石漿冷卻后，與核廢料一起形成了一種類似天然巖石的堅(jiān)硬物質(zhì)，其硬度比天然花崗石和大理石更高，滲透性更低，而且體積也縮小了好幾倍。 （二）核聚變 太陽(yáng)的中心發(fā)生核聚變，放出巨大能量。所以實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)的條件是反應(yīng)中的原子核必須具有很高的能量來(lái)克服靜電斥力，使兩核之間的距離進(jìn)入核力力程。 科學(xué)家建造了一個(gè)如同面包圈形狀的空腔，空腔內(nèi)是真空，其外是產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈。 干電池發(fā)電時(shí)反應(yīng)如下： 負(fù)極： Zn
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