高一化学 太阳能、生物质能和氢能的利用

太阳能，原理：阳光辐射产生热能及电能等。

应用：太阳能热水器，太阳能电池等。

风能，原理：将风的动能转化成机械动能及电能等。

应用：风车、风力发电等。

氢能，原理：将氢燃烧产生水，化学能转化成热能或动能。

应用：氢能汽车等

可燃冰，原理：主要成分为甲烷和水，同样是燃烧将化学能转化成热能和动能等。

应用：燃料等。

核能，原理：质能转换，通过核裂变或者核聚变，将质量转化成能量，E=mc^2，E表示能量，m代表质量，而c则表示光速。

应用：核弹（能量剧烈施放），核动力反应堆（应用于潜艇、航空母舰等）、核电厂（能量缓慢施放）。

太阳能的利用率现在还是比较低的，无论是光伏还是光热，最高的效率就是15%左右，实验室里面有时能够达到20%以上，但是实用性还是不足的，况且在生产光伏电池的时候还要消耗大量的能源并产生一定的污染，因此现在太阳能光伏和光热的发展还是不够迅猛，现在世界上也有了一种新的发电方法：光热发电，这个方法热效率相对较高大概在40%左右，但是缺点依然存在，最重要的就是需要大量的面积来摆放高温集热管，而且还是需要大规模生产才能有好的效益。

生物质能的利用主要是将生物质制成生物质颗粒和能源块来替代燃煤，这是比较基础的应用，相对来说效率还不是很高，现在很多地方都在推行甲醇汽油的应用，生物质可以用来通过物理加工系统将秸秆等生物质气化，回收为甲醇，依靠添加剂可以使甲醇汽油用来部分乃至完全替代汽油，这个就能产生比较大的经济效益和强烈的保护生态环境的结果。

氢能是非常清洁的能源，完全没有生态破坏和环境污染，是很有前途的一种新能源，氢能源的制备还很复杂，还不能以很低的投资建造一个氢能源生产厂，所以氢能源还不流行，因为推广全新的新能源还需要很长的路要走。

所以总结起来就是氢能源最清洁，生物质能源最合用，太阳能明天必能成为我们的好帮手。

　太阳能（Solar）一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应，可以维持几十亿至上百亿年的时间。太阳向宇宙空间发射的辐射功率为3.8x10^23kW的辐射值，其中20亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，23%被大气层吸收，其余的到达地球表面，其功率为800000亿kW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。平均在大气外每平米面积每分钟接受的能量大约1367w。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。 生物能源（又名生物质能）是利用有机物质（例如植物等）作为燃料，通过气体收集、气化（化固体为气体）、燃烧和消化作用（只限湿润废物）等技术产生能源。只要适当地执行，生物质能也是一种宝贵的可再生能源，但要看生物质能燃料是如何产生出来。 天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈中各种自然过程形成的气体。而人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度出发的狭义定义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，主要存在于油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气中。天然气又可分为伴生气和非伴生气两种。伴随原油共生，与原油同时被采出的油田气叫伴生气；非伴生气包括纯气田天然气和凝析气田天然气两种，在地层中都以气态存在。凝析气田天然气从地层流出井口后，随着压力和温度的下降，分离为气液两相，气相是凝析气田天然气，液相是凝析液，叫凝析油。 核能（或称原子能）是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc²，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。核能通过三种核反应之一释放：1、核裂变，打开原子核的结合力。2、核聚变，原子的粒子熔合在一起。3、核衰变，自然的慢得多的裂变形式。 地热能〔Geothermal Energy〕是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达7000℃，而在80至100公英里的深度处，温度会降至650至1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。地热能是可再生资源。 在众多的新能源中，氢能将会成为21世纪最理想的能源。这是因为，在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境；而煤和石油燃烧生成的是二氧化碳和二氧化硫，可分别产生温室效应和酸雨。煤和石油的储量是有限的，而氢主要存于水中，燃烧后唯一的产物也是水，可源源不断地产生氢气，永远不会用完。 氢是一种无色的气体。燃烧一克氢能释放出142千焦尔的热量，是汽油发热量的3倍。氢的重量特别轻，它比汽油、天然气、煤油都轻多了，因而携带、运送方便，是航天、航空等高速飞行交通工具最合适的燃料。氢在氧气里能够燃烧，氢气火焰的温度可高达2500℃，因而人们常用氢气切割或者焊接钢铁材料。

核能：反应条件过高，裂变产生辐射，聚变目前无法控制。

风能：受地理环境影响大，区域性大，投资大收益小。

生物能：虽然环保，但是速度慢。

潮汐能：单位面积能量小。

地热能：也是受区域性，开发难度大。

氢能：投资大，成本好，。

新能源是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。按类别可分为：太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能、海洋能、小水电、化工能（如醚基燃料）、核能等。

如果用如果用煤、天然气、氢能、生物质能、核能、风能等代替石油作为主要能源，可能带来的主要问题有:煤、天然气属于化石燃料,经过千万年才形成,不断开采利用,越来越少,总会有枯竭的时候,这就叫做能源危机.并且它们燃烧的产物会对环境造成污染,如二氧化碳造成的温室效应和二氧化硫造成的酸雨,还有废弃物对环境的影响,如粉煤灰；氢能目前制造和储存是一个难题,解决这个难题后就比较理想了；生物质能受各种地理条件限定.如利用农产品制造生物燃料,就涉及土地、粮食等因素限制；核能受来源限定，还有放射性的辐射问题，建设的资金投入较大、建设时间较长；风能主要受地理条件限制，如无风区就不能使用风能。有风区也不一定随时都有。因此，需要因地制宜，利用不同能源解决人类需求。

不同的国家对新能源的定义不同。比如在西方国家特别是法国，核能不被认为是新能源的。

当然在中国，区别于传统能源或者常规能源（石化能源）我们把新能源理解为如下几类：

1.太阳能

2.核能

3.氢能

4.生物质能

5.海洋能

等。

不过在了解新能源时还应该知道另一个名词，既清洁能源。如风能，水能，地热能，生物质能，氢能等。它是对下一代能源利用提出来的要求之一，既清洁利用所衍生出来的。

其实大可不必关心有多少种新能源，因为现在对于能源，我们关心的一方面是长期稳定的供应这是人们寻找新能源的初衷。而另一方面是探究如何高效的利用能源。比如对于太阳能的利用有很多途径（方案）如：光电（发电），光热（热水器）以及光催化等。

对于能源的利用主要集中于解决三个问题：

1.能量的转化，既释放。

2.能量的传递、输运。

3.能量的存储。

无论是那种能源都会面临如上三个问题，现在很少有一种单独的能量或者说能量的存储形式，可以很好的解决这三个问题。所以大多是间接转化为电能，然后再利用。

另外我在罗嗦几句，就是石油是很好的能源（形式），但是储量有限，所以才称其为上帝珍贵的礼物~

基本框架还是化石能源，现在用的最多的还是石油、天然气等化石能源。根据预测石油全世界能用45年左右，天然气90 ，煤炭140年左右！现在全世界都在开发底炭能源或者新能源，不久将来应该是水素社会！！

新能源指在！新技术！！基础上，系统地开发利用的可再生能源。如核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等。

生物能，太阳能通过绿色植物的光合作用转换成化学能，储存在生物体内部的能量。

生物质能，太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。

生物能是一种以生物质为载体的能量也就是说生物能包括生物质能，生物质能

是生物能的一种表现形式。二者在一般情况下是等同看待的。

人类对生物能的利用非常普遍，如平常的有用柴草煮饭等，所以是常规能源。随着新技术的产生，如今又有了对生物能的新利用，所以属于新能源。