【導(dǎo)讀】源轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電原理和技術(shù)，以及它們的發(fā)展前景和趨勢。電技術(shù)、地?zé)岚l(fā)電技術(shù)、潮汐能發(fā)電技術(shù)以及燃料電池發(fā)電技術(shù)。工程及其自動化的學(xué)生專業(yè)知識的培養(yǎng)有極大的推動作用。中國電力出版社，是指能夠直接取得或者通過加工、轉(zhuǎn)換而取得有用能的各種資源，。包括煤炭、原油、等二次能源，以及其他新能源和可再生能源.即可以直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換后為人類提供所需的光、熱、動力。如原子核能、地?zé)崮艿?。③地球和其他天體相互作用而產(chǎn)生的能量。溫泉和火山爆發(fā)噴出的巖漿就是地?zé)岜憩F(xiàn)。煤炭，石油，天然氣，水能，核能。通過網(wǎng)絡(luò)和圖書館深入了解本節(jié)所學(xué)的內(nèi)容。消耗一定量的功時(shí)，必出現(xiàn)相應(yīng)數(shù)量的熱。地傳遞給高溫物體。機(jī)械能可以自動轉(zhuǎn)化為熱能，而熱能卻不能自動轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

　　

【正文】 汽中所含的巖屑和水滴分離出去。 ? 這種發(fā)電方式最為簡單，但干蒸汽地?zé)豳Y源十分有限，且多存于較深的地層，開采技術(shù)難度大，故發(fā)展受到限制。主要有背壓式和凝汽式兩種發(fā)電系統(tǒng)。 凝氣式 工作原理：將蒸汽從蒸汽井中引出；經(jīng)凈化分離器凈化出去雜質(zhì)；然后送入蒸汽機(jī)做功；驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。做功后的蒸汽直接排入大氣或用作供熱。 背壓式 工作原理 ? 在該系統(tǒng)中，蒸汽能在汽輪機(jī)中膨脹到很低的壓力，能做出更多的功。 ? 做功后的蒸汽排入混合式凝汽器，并在其中被循環(huán)。 ? 熱水型地?zé)岚l(fā)電 ? 熱水型地?zé)岚l(fā)電是地?zé)岚l(fā)電的主要方式。目前熱水型地?zé)犭娬居袃煞N循環(huán)系統(tǒng)： ? a、閃蒸系統(tǒng)。當(dāng)高壓熱水從熱水井中抽至地面，于壓力降低部分熱水會沸騰并“閃蒸”成蒸汽，蒸汽送至汽輪機(jī)做功；而分離后的熱水可繼續(xù)利用后排出，當(dāng)然最好是再回注入地層。 ? b、雙循環(huán)系統(tǒng)。地?zé)崴紫攘鹘?jīng)熱交換器，將地?zé)崮軅鹘o另一種低沸點(diǎn)的工作流體，使之沸騰而產(chǎn)生蒸汽。蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功后進(jìn)入凝汽器 ，再通過熱交換器而完成發(fā)電循環(huán)。地?zé)崴畡t從熱交換器回注入地層。 ? 這種系統(tǒng)特別適合于含鹽量大、腐蝕性強(qiáng)和不凝結(jié)氣體含量高的地?zé)豳Y源。發(fā)展雙循環(huán)系統(tǒng) 的關(guān)鍵技術(shù)是開發(fā)高效的熱交換器。 課堂答疑（ 5 分鐘） 教學(xué)方法 ： 通過課件多媒體教學(xué)和在黑板上講解 相結(jié)合，并通過圖片理論聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行講解 。 輔助手段：多媒體演示。 師生互動：問題提問與回答，聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行講解 作業(yè)及課外訓(xùn)練： 通過網(wǎng)絡(luò)和圖書館深入了解本節(jié)所學(xué)的發(fā)電技術(shù)。 參考資料（含參考書、文獻(xiàn)等）： 《新能源發(fā)電技術(shù)》，王長貴，中國電力出版社， 2020 年 《中國能源 50 年》 周鳳起主編 中國電力出版社， 2020 年 《中國新能源的開發(fā)與利用》 王長貴等編著 能源出版社， 1986 年 課后自我總結(jié)分析： 周 次 第 周，第 17 次課 編寫時(shí)間 章節(jié)名稱 第十一章 潮汐能發(fā)電技術(shù) 教學(xué)目的與要求： 使學(xué)生掌握 生 潮汐 能 發(fā)電技術(shù)的基本原理 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)： 潮汐能發(fā)電的原理及形式 教學(xué)組織（含課堂教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、 輔助手段、師生互動、時(shí)間分配、板書設(shè)計(jì)等） 教學(xué)內(nèi)容、時(shí)間分配與板書設(shè)計(jì)： 潮汐和潮汐能 地球自轉(zhuǎn)，月亮和太陽會 對地球的海洋產(chǎn)生引力，海水水位因引力作用產(chǎn)生高低落差現(xiàn)象稱為潮汐。 . 潮汐能發(fā)電的原理及形式 利用潮水漲、落產(chǎn)生的水位差所具有勢能來發(fā)電的，也就是把海水漲、落潮的能量變?yōu)闄C(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽òl(fā)電）的過程。 潮汐能發(fā)電 優(yōu)點(diǎn)： 潮汐能是一種清潔、不污染環(huán)境、不影響生態(tài)平衡的可再生能源。潮水每日漲落，周而復(fù)始， 取之不盡，用之不竭。它完全可以發(fā)展成為沿海地區(qū)生活、生產(chǎn)和國防需要的重要補(bǔ)充能源 它是一種相對穩(wěn)定的可靠能源，很少受氣候、水文等自然因素的影響，全年 總發(fā)電量穩(wěn)定，不 存在豐、枯水年和豐、枯水期影響。 潮汐電站不需淹沒大量農(nóng)田構(gòu)成水庫，因此，不存在人口遷移、淹沒農(nóng)田等復(fù)雜問題。而且可 用攔海大壩，促 淤圍墾大片海涂地，把水產(chǎn)養(yǎng)殖、水利、海洋化工、交通運(yùn)輸結(jié)合起來，大 搞綜合利用。這對于人多地少、農(nóng)田非常寶貴的沿海地區(qū)，更是個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。 潮汐電站不需筑高水壩，即使發(fā)生戰(zhàn)爭或地震等自然災(zāi)害，水壩受到破壞，也不至于對下游城 市、農(nóng)田、人民生命財(cái)產(chǎn)等造成嚴(yán)重災(zāi)害。 潮汐能開發(fā)一次能源和二次能源相結(jié)合，不用燃料，不受一次能源價(jià)格的影響，而 且運(yùn)行費(fèi)用 低，是一種經(jīng)濟(jì)能源。但也和河川水電站一樣，存在一次投資大、發(fā)電成本低的特點(diǎn)。 機(jī)組臺數(shù)多，不用設(shè)置備用機(jī)組。 潮汐能 缺點(diǎn)： 潮差和水頭在一日內(nèi)經(jīng)常變化，在無特殊調(diào)節(jié)措施時(shí)，出力有間歇性，給用戶帶來不便。但可 按潮汐預(yù)報(bào)提前 制定運(yùn)行計(jì)劃，與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，以克服其間歇性。 潮汐存在半月變化，潮差可相差二倍，故保證出力、裝機(jī)的年利用小時(shí)數(shù)也低。 潮汐電站建在港灣?？?，通常水深壩長，施工、地基處理及防淤等問題較困難。故土建和機(jī)電 投資大，造價(jià)較高。 潮汐電 站是低水頭、大流量的發(fā)電形式。漲落潮水流方向相反，敵水輪機(jī)體積大，耗鋼量多， 進(jìn)出水建筑物結(jié) 構(gòu)復(fù)雜。而且因浸泡在海水中，海水、海生物對金屬結(jié)構(gòu)物和海工建筑物有 腐蝕和沾污作用，放需作特殊的防腐和防海生物粘附處理。 潮汐變化周期為太陰日（ 24h50min），月循環(huán)約為 14 天多，每天高潮落后約 50min，故與按太 陽日給出之日需電負(fù)荷圖配合較差。潮汐發(fā)電雖然存在以上不足之處，但隨著現(xiàn)代技術(shù)水平的不斷提高，是可以得到改善的。如采用雙向或多水庫發(fā)電、利用抽水蓄能、納人電網(wǎng)調(diào)節(jié)等措施，可以彌補(bǔ)第一個(gè)缺點(diǎn)；采 用現(xiàn)代化浮運(yùn)沉箱進(jìn)行施工，可以節(jié)約土建投資；應(yīng)用不銹鋼制作機(jī)組，選用乙烯樹脂系列涂料，再采用陰極保護(hù)，可克服海水的腐蝕及海生物的粘附。 潮汐能發(fā)電的現(xiàn)狀與展望 １９６１年，法國在英吉利海峽沿岸的朗斯河河口靠近圣馬諾城建了一座潮汐發(fā)電站。這是世界上最早建成的潮汐發(fā)電站之一，也曾是世界上最大的潮汐發(fā)電站。這里的潮差水平為１０ .９米。最大可達(dá)１３ .５米；水庫壩長３５０米，漲潮時(shí)水庫的水面能延伸到２０千米長。電站壩內(nèi)安裝有直徑為５ .３５米的可逆水輪機(jī)２４臺，每臺功率１萬千瓦，發(fā)電量達(dá)２４萬千瓦， 每年可供電５３０億瓦／小時(shí)。法國還在圣馬諾灣興建了一座巨型潮汐電站。這座電站裝機(jī)１ ０００萬千瓦。相當(dāng)于朗斯電站的４０多倍；年發(fā)電量達(dá)到２５萬億瓦／小時(shí)，幾乎是朗斯電站的５０倍。法國還準(zhǔn)備在圣馬諾灣２ ０００平方千米的海面上建造三座攔潮壩，裝配容量最大的水輪機(jī)組，使每年的發(fā)電量達(dá)３５萬億瓦／小時(shí)。中國從２０世紀(jì)８０年 代開始，在沿海各地區(qū)陸續(xù)興建了一批中小型潮汐發(fā)電站并投入運(yùn)行發(fā)電。其中最大的潮汐電站是１９８０年５月建成的浙江省溫嶺縣江夏潮汐試電站，它也是世界已建成的較大雙向潮汐電站之一。它坐落在浙江南部樂清 灣北端的江廈港。江廈港為封閉式海港，現(xiàn)在已經(jīng)在港口筑起一道１５ .５米的粘土心墻堆石壩，形成一座港灣水庫，總庫容４９０萬立方米，發(fā)電有效庫容２７０萬立方米。這里的最大潮差８ .３９米，平均潮差５ .０８米；電站功率３２００千瓦；１９８９年發(fā)電量６ .２億瓦／小時(shí)。雙向潮汐電站的特點(diǎn)是在漲潮、落潮兩個(gè)方向均能發(fā)電。江廈電站每晝夜可發(fā)電１４～１５小時(shí)，比單向潮汐電站增加發(fā)電量３０％～４０％。江廈電站每年可為溫嶺、黃巖電力網(wǎng)提供１００億瓦／小時(shí)的電能。 中國另一座較大規(guī)模的潮汐發(fā)電站，是福建平潭幸福洋潮汐發(fā)電站，潮差平 均為４ .５４米，最大７ .１６米。該站年發(fā)電量可達(dá)３１ .５億瓦／小時(shí)。 課堂答疑（ 5 分鐘） 教學(xué)方法 ： 通過課件多媒體教學(xué)和在黑板上講解 相結(jié)合，并通過圖片理論聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行講解 。 輔助手段：多媒體，實(shí)物演示。 師生互動：提問問題及解答問題。 作業(yè)及課外訓(xùn)練： 通過網(wǎng)絡(luò)和圖書館深入了解本節(jié)所學(xué)的發(fā)電技術(shù)。 參考資料（含參考書、文獻(xiàn)等）： 《新能源發(fā)電技術(shù)》，王長貴，中國電力出版社， 2020 年 《中國能源 50 年》 周鳳起主編 中國電力出版社， 2020 年 《中國新能源的開發(fā)與利用》 王長貴等編著 能源出 版社， 1986 年 課后自我總結(jié)分析： 周 次 第 周，第 18 次課 編寫時(shí)間 章節(jié)名稱 第十二章 燃料電池發(fā)電技術(shù) 教學(xué)目的與要求： 使學(xué)生掌握 燃料電池發(fā)電技術(shù) 的基本原理 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)： 燃料電池發(fā)電原理 教學(xué)組織（含課堂教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、 輔助手段、師生互動、時(shí)間分配、板書設(shè)計(jì)等） 教學(xué)內(nèi)容、時(shí)間分配與板書設(shè)計(jì)： 燃料電池發(fā)電原理 燃料電池是化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一種動力設(shè)備 燃料電池的基本反應(yīng)步驟： 1:反應(yīng)物向燃料電池內(nèi)部傳遞 2:電化學(xué)反應(yīng) 3:離子傳導(dǎo)以及電 子傳導(dǎo) 4:產(chǎn)物排出 燃料電池簡史 1839 年英國的 Grove 發(fā)明了燃料電池，并用這種以鉑黑為電極催化劑的簡單的氫氧燃料電池點(diǎn)亮了倫敦講演廳的照明燈。 1889 年 Mood 和 Langer 首先采用了燃料電池這一名稱，并獲得 200mA/m2電流密度。由于發(fā)電機(jī)和電極過程動力學(xué)的研究未能跟上，燃料電池的研究直到 20 世紀(jì) 50 年代才有了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，英國劍橋大學(xué)的 Bacon 用高壓氫氧制成了具有實(shí)用功率水平的燃料電池。 60 年代，這種電池成功地應(yīng)用于阿波羅 (Appollo)登月飛船。 從 60 年代開始，氫氧燃料 電池廣泛應(yīng)用于宇航領(lǐng)域，同時(shí)，兆瓦級的磷酸燃料電池也研制成功。從 80 年代開始，各種小功率電池在宇航、軍事、交通等各個(gè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。 燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能，直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。當(dāng)源源不斷地從外部向燃料電池供給燃料和氧化劑時(shí)，它可以連續(xù)發(fā)電。依據(jù)電解質(zhì)的不同，燃料電池分為堿性燃料電池（ AFC）、磷酸型燃料電池（ PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（ MCFC）、固體氧化物燃料電池（ SOFC）及質(zhì)子交換膜燃料電池（ PEMFC）等。燃料電池不受卡諾循環(huán)限制，能量轉(zhuǎn)換效率高，潔凈、無污染、噪聲低， 模塊結(jié)構(gòu)、積木性強(qiáng)、比功率高，既可以集中供電，也適合分散供電。 燃料電池的基本原理 氫 氧燃料電池反應(yīng)原理 這個(gè)反映是電觧水的逆過程。電極應(yīng)為： 負(fù)極： H2 2OH→2H2O 2e 正極 ： 1/2O2 H2O 2e→2OH 電池反應(yīng)： H2 1/2O2==H2O 燃料電池是一種電化學(xué)裝置，其電池單體是由正負(fù)兩個(gè)電極 (負(fù)極即輸入燃料的電極，陽極；正極即輸入氧化劑的電極，陰極 )以及電解質(zhì)組成。不同的是一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負(fù)極本身不 包含活性物質(zhì)，只是個(gè)催化轉(zhuǎn)換元件。因此燃料電池是名符其實(shí)的把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。電池工作時(shí)，燃料和氧化劑由外部供給，進(jìn)行反應(yīng)。燃料電池本體通常由形成離子導(dǎo)電體的電解質(zhì)板和其兩側(cè)配置的燃料極（陽極）和空氣極（陰極）、及兩側(cè)氣體流路構(gòu)成，氣體流路的作用是使燃料氣體和空氣（氧化劑氣體）能在流路中通過。原則上只要反應(yīng)物不斷輸入，反應(yīng)產(chǎn)物不斷排除，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電。另外，只有燃料電池本體還不能工作，必須有一套相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，包括反應(yīng)劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等。 課堂答 疑（ 5 分鐘） 教學(xué)方法 ： 通過課件多媒體教學(xué)和在黑板上講解 相結(jié)合，并通過圖片理論聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行講解 。 輔助手段：多媒體，實(shí)物演示。 師生互動：提問問題及解答問題。 作業(yè)及課外訓(xùn)練： 通過網(wǎng)絡(luò)和圖書館深入了解本節(jié)所學(xué)的發(fā)電技術(shù)。 參考資料（含參考書、文獻(xiàn)等）： 課后自我總結(jié)分析： 周 次 第 周，第 19 次課 編寫時(shí)間 章節(jié)名稱 第十二章 燃料電池發(fā)電技術(shù) 教學(xué)目的與要求： 使學(xué)生掌握 燃料電池發(fā)電技術(shù) 的基本原理 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)： 各種燃料電池的原理 教學(xué)組織（含課堂教學(xué)內(nèi)容、 教學(xué)方法、 輔助手段、師生互動、時(shí)間分配、板書設(shè)計(jì)等） 教學(xué)內(nèi)容、時(shí)間分配與板書設(shè)計(jì)： 燃料電池 磷酸型燃料電池 磷酸燃料電池（ Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC）是以濃磷酸為電解質(zhì)，以貴金屬催化的氣體擴(kuò)散電極為正、負(fù)電極的中溫型燃料電池?？梢栽?150～ 220℃工作。具有電解質(zhì)穩(wěn)定、磷酸可濃縮、水蒸氣壓低和陽極催化劑不易被 CO 毒化等優(yōu)點(diǎn)，是一種接近商品化的民用燃料電池。 ? 燃料氣體或城市煤氣添加水蒸氣后送到改質(zhì)器，把燃料轉(zhuǎn)化成 H CO 和水蒸氣的混合物 ，CO 和水進(jìn)一步在移位反應(yīng)器中經(jīng)觸媒劑轉(zhuǎn)化成 H2 和 CO2。經(jīng)過如此處理后的燃料氣體進(jìn)入燃料堆的負(fù)極 (燃料極 )，同時(shí)將氧輸送到燃料堆的正極 (空氣極 )進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，借助觸媒劑的作用迅速產(chǎn)生電能和熱能。 ? 陽極反應(yīng)： H2+2e → 2H+ ? 陰極反應(yīng)： 1/2O2+2H+ → H2O+2e ? 總反應(yīng)： 1/2O2 +H2 → H2O 熔融碳酸鹽型燃料電池 ? 工作溫度可達(dá) 650℃。這種電池的效率很高，但材料需求的要求也高。 ? 溶化的碳酸鹽燃料電池與上述討論的燃料電池差異較大，這種電池不是使用溶 化的鋰鉀碳酸鹽就是使用鋰鈉碳酸鹽作為電解質(zhì)。當(dāng)溫度加熱到 650℃時(shí)，這種鹽就會溶化，產(chǎn)生碳酸根離子，從陰極流向陽極，與氫結(jié)合生成水，二氧化碳和電子。電子然后通過外部回路返回到陰極，在這過程中發(fā)電。 ? 陽極反應(yīng)： CO32 + H2 → H2O + CO2 + 2e 陰極反應(yīng)： CO2 + 1/2 O2 + 2e → CO32 固體電解質(zhì)型燃料電池 ? 固體氧化物燃料電池 (Solid Oxide Fuel Cell，簡稱 SOFC)屬于第三代燃料電池，是一種在中高溫下直接將儲存在燃料和氧化劑中的 化學(xué)能高效、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)化學(xué)發(fā)電裝置。被普遍認(rèn)為是在未來會與質(zhì)子交換膜燃料電池 (PEMFC)一樣得到廣泛普及應(yīng)用的一種燃料電池