【正文】 ，全球最大的屋頂太陽能面板系統(tǒng)位于德國南部比茲塔特 (Buerstadt)，面積為四萬平方米，每年的發(fā)電量為 450萬千瓦。 光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產生更多電力。圖為利用太陽能電池提供動力的太陽能飛機。真空管集熱器按其材料結構可分為全玻璃型和金屬吸熱體型兩大類。 真空管集熱器是在玻璃壁與吸熱體之間抽成一定的真空度，以抑制空氣的對流和傳導熱損。世界上最大的一面太陽能聚光集熱器是法國比利牛斯山坡上的太陽能高溫爐。最常見的太陽能集熱器是非聚光式平板型集熱器。吸熱板的向陽表面涂有黑色吸熱涂層。目前使用較多的太陽能收集裝置有兩種：一種是平板式集熱器，如太陽能熱水器等；另一種是聚焦型集熱器，如反射式太陽灶、高溫太陽爐等。早期最廣泛的太陽能應用是將水加熱，現今全世界已有數百萬個太陽能熱水裝置。 太陽能利用的缺點 穩(wěn)定性差：受日夜季候的影響，太陽能不斷地生變化。這兩大缺點大大限制了太陽能的有效利用。 5. 只有很小的比例 (約 %)用於進行植物生長所需的光合作用，太陽能被轉化儲存在植物體內碳氫化合物的化學能。 以下為有關太陽能的一些數據： 1. 每年照射到地球表面的太陽能，估計為 1017 W/a，約為目前全世界每年所需能量的一萬多倍。地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質能以及部分潮汐能都是來源于太陽；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能。人們發(fā)現二乙基羥胺、苯胺、二苯胺、酚等對產生的自由基有不同程度的抑制作用，尤其是二乙基羥胺對光化學煙霧有較好的抑制作用。 目前對控制光化學煙霧的主要對策有： （ 1）控制污染源 即控制 NOx及烴的濃度，使的濃度符合大氣質量標準的要求。 這種洛杉磯型煙霧是由汽車的尾氣所引起，而日光在其中起了重要作用： 2NO+O2→2NO 2 NO2 →NO+O O+O2→O 3 NO2光分解成 NO和氧原子時，光化學煙霧的循環(huán)就開始了。由于自由基的存在，使大氣中化學反應活躍，它們能誘發(fā)或參與大量其它反應，使一次污染物轉變成二次污染物。自由基的主要來源。 ＋ CH3CO HCO和 H＋ HCO＋ HNO2 → H 2O＋ NO2 HO自由基的主要來源。第三條從 240nm開始，隨波長下降吸收變得很強，直到 180nm，是一個很強的吸收區(qū)。在 200～ 320nm之間 O3光解生成的兩個產物都處于激發(fā)態(tài)；而 320～ 440nm之間 (O3光解反應發(fā)生了自旋躍遷 (O為 3P態(tài) )； 450～ 850nm之間 O3光解產物都為基態(tài)。可見光區(qū)還有一個吸收帶，波長為 450～850nm這個吸收是很弱的。 NO2在 290～ 410nm內有連續(xù)吸收光譜。 大氣中重要氣體的光吸收 由于高層大氣中的氧和臭氧近乎完全吸收了波長 λ＜ 290 nm的紫外輻射，因此，低層大氣中的污染物主要吸收波長 λ＝ 300～700 nm(相當于 398～ 167kJ／ mol能量 )范圍的光線。 在雙分子的光化學過程中，氫摘取是較為重要的反應，它們有可能發(fā)生在液相表面或水滴中。 例如：在＜ 430 nm波長的作用下， NO2光解離產生的是電子基態(tài)的產物： NO2 ＋ hv → NO ＋ O（ 3P） O（ 3P）為三重態(tài)即基態(tài)原子氧，在一個大氣壓下的空氣中 O（ 3P）會立即發(fā)生發(fā)應： O（ 3P）＋ O2 → O 3 這個反應是對流層大氣中唯一已知的 O3人為來源。如氯化氫的光化學反應過程： HCl ＋ hv → H ＋ Cl （激發(fā) —— 光離解） （ 5） H ＋ HCl → H2 ＋ Cl （反應物與生成物反應） （ 6） Cl ＋ Cl → Cl2 （生成物之間的反應） (7) 其中，式（ 5）為初級過程，式（ 6） (7)（ 8）為次級過程。后者為 A*與其它分子反應生成新的物種。 光化學反應過程 光化學初級過程和次級過程 化學物種 (分子、原子等 )吸收光量子后，可產生光化學反應的初級過程和次級過程。因此，可見光和近紫外光都不能使 H20分解。 此定律雖然是定性的，但卻是近代光化學的重要基礎。 ? 第二，一般而言，光活化的分子與熱活化分子的電子分布及構型有很大不同，光激發(fā)態(tài)的分子實際上是基態(tài)分子的電子異構體。但從理論與實驗技術方面來看，在化學各領域中，光化學還很不成熟。光化學和太陽能的轉化 潘華 環(huán)境科學與工程系 1. 光化學 2. 太陽能及其轉化 3. 光催化制氫 光化學概念 光化學反應過程 大氣中重要氣體的光吸收 光化學煙霧 光化學概念 光化學是研究光與物質相互作用所引起的永久性化學效應的化學分支學科。近年來得到廣泛重視的同位素與相似元素的光致分離、光控功能體系的合成與應用等，更體現了光化學是一個極活躍的領域。光化學反應受溫度的影響小，有些反應與溫度無關。 光化學定律 光化學第一定律 光化學第一定律又稱格羅杜斯 德拉波（ GrotthusDraper）定律，其內容為：只有被體系內分子吸收的光，才能有效地引起該體系的分子發(fā)生光化學反應。 H20最大吸收在 λ＝ 5000~8000 nm和 λ＞ 20220 nm的兩個頻段。 根據 Einstein公式， 1摩爾分子吸收 1摩爾光子的總能量為： E = N0hν = N0hc/λ = 105/λ(kJ/mol) 利用此公式可以從化學鍵能計算其相應的波長。 式（ 3）和（ 4）為光化學過程，前者為光離解，即激發(fā)態(tài)物種離解成為兩個或兩個以上新物種。 次級過程 是指在初級過程中激發(fā)態(tài)物種分解而產生了自由基，自由基引發(fā)進一步的反應過程。對流層清潔和污染大氣中、平流層大氣中的主要化學反應都與這些自由基或原子的反應有關。如光取向膜用材料的研制。光敏化反應可表示為： S（ S0）＋ hv → S （ S1） S（ S1） → S（ T1） S（ T1）＋ A（ S0） → S（ S0）＋ A（ T1） A（ T1） → 參與反應 上述化學過程以光解最為重要，此過程可生成反應性極強的碎片，從而引發(fā)一系列的化學反應。在低層大氣中，它能吸收全部來自太陽的紫外光和部分可見光。即吸收光波長 λ≤420 nm時，NO2可發(fā)生光解： NO2 ＋ hv → NO ＋ O O ＋ O2 → O 3 O3的光吸收特性 紫外區(qū)有兩個吸收帶 200～ 300nm和 300～ 360nm，最強吸收在254nm，主要發(fā)生在平流層