贮氢金属是通过物理方法

光催化反应可以分为两类“降低能垒”(down hil1)和“升高能垒”(up hil1)反应。光催化氧化降解有机物属于降低能垒反应，此类反应的△G<0，反应过程不可逆，这类反应中在光催化剂的作用下引发生成O2-、HO2 、OH·、和H+ 等活性基团。水分解生成H2和O2则是高能垒反应，该类反应的△G>0(△G=237 kJ/mo1)，此类反应将光能转化为化学能。

要使水分解释放出氢气，热力学要求作为光催化材料的半导体材料的导带电位比氢电极电位EH+/H2稍负，而价带电位则应比氧电极电位Eo2/H2O稍正。光解水的原理为：光辐射在半导体上，当辐射的能量大于或相当于半导体的禁带宽度时，半导体内电子受激发从价带跃迁到导带，而空穴则留在价带，使电子和空穴发生分离，然后分别在半导体的不同位置将水还原成氢气或者将水氧化成氧气。Khan等提出了作为光催化分解水制氢材料需要满足：高稳定性，不产生光腐蚀；价格便宜；能够满足分解水的热力学要求；能够吸收太阳光。

生物质燃料：是指将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物（如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等）。主要区别于化石燃料。在目前的国家政策和环保标准中，直接燃烧生物质属于高污染燃料，只在农村的大灶中使用，不允许在城市中使用。生物质燃料的套用，实际主要是生物质成型燃料（BiomassMouldingFuel，简称"BMF"），是将农林废物作为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型（如块状、颗粒状等）的，可直接燃烧的一种新型清洁燃料。

2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，生物质燃料（主要是木材），家用燃料燃烧的室内排放在2A类致癌物清单中。

基本介绍中文名 ：生物质燃料 外文名 ：BiomassMouldingFuel 解释 ：生物质材料燃烧作为燃料 过程 ：粉碎、混合、挤压、烘干等工艺 主要区别 ：化石燃料 经济燃料 ：生物质成型燃料 来源 ：农业废弃物、家畜粪便等简介,生物燃烧,生物转化制能,沼气,乙醇,生物柴油,氢气,生物制电,优势, 简介 生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。生物质，除去其在地球生态环境中所起的美学价值外，对人类还是便利的经济的可再生能源。 生物质通过光合作用将 CO 2 和水结合形成碳氢化合物(糖)以构件生物质的骨架，并在此过程中将太阳能储存在生物体内结构化合物的化学键中。 在这一过程中伴随着大量植被的繁衍生息为人类的发展建设提供了可长期利用的能量材料。 而当它们被利用时，构成生物的基本元素 (C、O、H、N 等) 又为新生生物所用，而储存在其化学键中的能量被释放出来或转化成其他形式的能量。 光合作用 人类发现了煤、石油— —石化了的生物质，这类化石能源是生物质 (主要是糖聚合物) 向类木质素片断化合物的缓慢转化过程的产物。 而这一过程历经上亿年，所以他们普遍被作为非可再生能源。 化学键 在生物质和石化资源被利用的过程中，它们最突出的区别是它们对环境的影响不同 ：当生物降解，它释放的大多数化学物质返回环境被生物体再利用 ；然而，石化资源长期深埋地下，在未被开采及利用前，能较稳定的存在，且对环境的影响较小，但是当它燃烧时，大量的石化过程中沉积的如硫、重金属等物质被释放出来且很难为生物体利用，由此造成严重的环境污染，如酸雨等。 所以，相对于石化能源，生物质燃料具有许多特有的环境价值。 它能减少气候变化，土壤侵蚀、水污染和垃圾堆积的压力、提供野生生物居住环境和帮助维持更好的生态健康等 在生物利用和再生的碳循环中，生物燃烧不会产生净 CO 2 的释放，所以对温室效应的影响也比较小 ；燃料后产生较少生物残滞，且还可以用作生物化肥。 表 1 罗列了生物资源的一些基本数据。巨大生物潜能的开发可以通过提高已存资源的利用率和增加植物的生产率来实现。 尤其是前者，由于当今热机能量利用率低，大量的生物潜能被浪费。 为了解决这一问题，原始生物燃料被转化为其它的符合现代需要的、高效的、容易利用和运输储藏的能量形式，如电能，液体或气体燃料，或者经过处理的固体燃料。这样更多的能量从生物质中抽提出来 ，从而大大提高城乡及乡村的物质经济生活。 这也成为今天生物能源研究的核心。 简单的生物质燃料使用（燃烧木材产生热） 生物质燃料中较为经济的是生物质成型燃料，多为茎状农作物、花生壳、树皮、锯末以及固体废弃物(糠醛渣、食用菌渣等)经过加工产生的块状燃料，其直径一般为6~8毫米，长度为其直径的4~5倍，破碎率小于1.5%~2.0%，乾基含水量小于10%~15%，灰分含量小于1.5%，硫含量和氯含量均小于0.07%，氮含量小于0.5%。若使用添加剂，则应为农林产物，并且应标明使用的种类和数量。 生物燃烧 直接燃烧是一种最常用的、直接的和商业可行的从生物质中提取能量的方式。 从供能植物到农业渣滓和废弃材料，燃烧系统几乎利用了各种形式的生物燃料。 而它们的燃烧过程相当，一般分为 4 个过程 ： 生物燃料 (1) 生物质中水的蒸发过程，即使经过数年干燥的木材，其细胞结构中仍含有 15 %～20 %的水； (2) 生物质中气/ 汽化成分的释放，这不仅仅是烟囱中释放的气体，还包括部分可供燃烧的蒸汽混合物和蒸发的焦油； (3) 释放的气体与空气中的氧在高温下燃烧，并产生高温分解物的喷射 ； (4) 木材中的剩余物 (主要是碳) 燃烧，在完全燃烧条件下，木材中的能量完全释放，木材完全转变为灰烬。 这一过程的主要问题是低效率。 如上所述，溢出的火苗和可燃烧气体使绝大多数的热无法利用而白白浪费。 以木材燃烧制沸水过程而言，1m 3 干木材含10G J 能量，而使 1L 水提高 1 ℃需要 412K J 的热能，所以煮沸 1L 水需要少于 400K J 的能量，数值上仅相当于 40cm 3 的木材 — — — 仅仅是一根小树枝而已。 可实际上在一个小的火炉上，我们大概需要至少 50 倍的木材，即效率不超过 2 %。 火炉 而提高燃烧效率的方法主要有： (1) 足够高的温度； (2) 足够的氧； (3) 充分的燃烧时间； (4) 较少的能量逃逸。 设计一个高效的火炉或锅炉，为此提供了保证。 在过去的十几年里，锅炉设计取得了长足的发展，以满足更高的效率和更少的释放量 (灰尘和 CO)的需要。 特别在燃烧室的设计，燃烧的空气供给和燃烧自动控制过程等方面都取得较大的进步。 手动锅炉，燃机效率已经从 50 %提高到 75 %～90 %，而自动锅炉，从 60 %上升到了 85 %～92 %。 锅炉 但是由于各种原始的生物燃料都极易降解，所以它们不易用于长时间的储存。 而且由于它们相对较低的能量密度，所以长距离的运输也显得极不经济。再则虽然锅炉在热能利用率上取得一定的进展，但是总的能量利用率仍然很低。 所以通过其他形式从生物质中获取能源，以提高能量的利用率，满足长距离的能量供给和储备在 20 世纪 80 年代后成为了研究的热点。 生物转化制能 沼气 沼气的生产和使用是最早的通过生物转化提供能量的过程。 沼气，主要成分甲烷(CH 4 ) 是由甲烷产气菌在厌氧条件下将有机物分解转化而成。 甲烷产生菌由于其细胞中不含触酶和过氧化歧化酶，所以它是严格的厌氧细菌 — — — 氧对其有致死作用。 另外，它们对碳 - 能源的类型有特殊的要求，可利用的基质分为三类： 沼气 (1) 含有 1～6 个炭原子的短链脂肪酸； (2)含 1～5 个碳原子的正或异醇类； (3) 三种气体：H 2 、CO和 CO 2 。 由于这种特殊的底物要求给甲烷的大规模生产提出了技术和经济上的问题。 乙醇 乙醇是最重要的醇类燃料。 乙醇作为能源具有诸多优良的特性 ，如发酵底物范围广 ，几乎包括各种原始生物材料；优良的燃烧特性；燃料无残滞和高的辛烷比；有益于环境的无污染燃料 ，特别是无铅、CO 2 、CO、SO 2 、粒子和其它碳氢化合物；可以直接与石油天然气混合 (最优条件下 ，乙醇占 20 %～30 %) 作为内燃机的液体燃料，从而改良燃料性能 ，减少三废的排放。 乙醇 乙醇的发酵过程与酿酒过程非常相似 ，一般涉及以下 4 个步骤： (1) 制醇植物的生长、收割和运输； (2) 预处理 ，将原始的生物材料转化为适合发酵过程的底物； (3) 发酵过程将底物转化为乙醇 ，并分离提取； (4) 发酵废渣的处理 ，以减少污染和回收副产物。 可用作乙醇发酵的原料 ，范围很广。 最近利用木质纤维素作为碳源和发酵系统成为了研究的热点[7 ] 。木质纤维素是自然界中广泛存在价格低廉的可再生自然资源 ，它的主要成分是聚多糖 (主要为纤维素和半纤维素) 和木质素。 可以用作制醇原料的是聚多糖，但必须先通过酸和酶水解等前处理手段将其转化成糖才能直接被细胞利用。 而该过程是降低醇制造工业成本的关键步骤。木质素不能被生物转化为乙醇 ，但它同其他发酵废渣可以作为锅炉燃料或用作生物化肥。 乙醇发酵 传统的乙醇发酵过程是利用酵母，特别是酿酒酵母( S . cerevisiae ) ，通过EMP途径将葡萄糖降解为丙酮酸，接着由丙酮酸脱羧酶脱羧和乙醇脱氢酶还原生成乙醇。 现在常用的是利用基因工程技术 ，在大肠杆菌( E. coli ) 中整合运用酵单孢菌 ( Z. mobilis ) 的丙酮酸脱羧酶和乙醇脱氢酶基因 ，发酵制备乙醇。 在过去的几十年里乙醇发酵技术和效率得到了迅速的提高 ，新技术新工艺不断涌现 ，生产规模也越来越大。 今天 ，在美国每年平均通过发酵制取乙醇2 百亿加仑，提供全美汽车燃油总量的 1 %以上。拉丁美洲，尤其是巴西，是世界上最大的进行乙醇发酵的地区。 在巴西 ，自从 1975 年国家醇储备计画 (theNational Alcohol Programmer ， ProAlcool) 后 ，巴西已经通过甘蔗发酵制取了近 900 亿升的乙醇 ，大量的石化能源被乙醇所代替 ，为石化能源的进口节省了巨额开支。 生物柴油 生物柴油是指植物油与甲醇进行酯交换制造的脂肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料。 由於乙醇在柴油机套用中的缺陷 (不能和柴油互溶，无法直接引燃等) ，以及生物柴油自身优良的燃烧特性 ，生物柴油在今天也是生物燃料研究中的热点。 生物柴油的生产 ，一般有如下方法： 生物柴油 (1) 植物油酶法 ，即借助脂酶对废食用油进行酯交换反应 ，生产生物柴油。 最近有报导 ，采用固定化酶技术并在反应过程中分段添加甲醇，使生产效率得到大幅提高并大大增加了酶的使用寿命。 (2) 利用甘蔗渣发酵生产柴油。 (3) 控制脂质累积水平使乙酰辅酶A 羧化酶基因在微藻细胞中的高效表达 ，由此通过培养的微藻来生产柴油。 氢气 氢气是另一种 21 世纪的重要能源。 今天氢气主要从石化工业中生产 ，但由于其过程高能耗、高成本以及污染环境等特性 ，使得生物制氢过程成为研究的热点。 生物制氢主要靠蓝细菌和绿藻的光裂解水制氢 ，或厌氧发酵制氢 ，但是这些过程高额的成本 ，以及氢气作为能源储存运输的难题 ，使得氢气走向实用还为时过早。 生物制氢 另外 ，传统的石化工业中 ，将微生物发酵运用到现代的石油开采技术中来提高原油的回收率也屡有报导，并已经在一些油田中推广使用 ，如胜利油田。 这也表明即使在传统的石化能源中也有生物制能的影子。 生物制电 将生物质中的化学能转变为电能的生物制电过程 ，主要分成两种 ：传统的通过燃烧发电和生物电池。传统的燃烧发电 ，在前文中已有提及 ，可以细分为两种形式 ： 生物质 (1) 通过生物质在锅炉中燃烧 ，制蒸汽，再由蒸汽发电 ； (2) 生物质气化产物燃烧制电。 而生物电池不同 ，其制电过程是在温和条件下 ，通过生物催化直接将化学能转变为电能的过程。 传统的生物发电是通过生物质在锅炉中燃烧产生高密度蒸气 ，再由蒸汽驱动涡轮机发电。 该技术在今天已经获得了很好的发展 ，并且可以利用广泛的可燃原料 ，但是由于其相对的低能量利用率和低操作效率 (而且就长远的角度看两者的提高的潜力极为有限) ，以及由于高蒸汽压力( >1200atm ，以提高蒸汽温度增加能量利用率) 的需要所带来的操作高危险性 ，这一技术的进一步发展受到限制。 生物气化是一种从生物质中获取电能的新方法。 代替直接的燃烧 ，生物质在首先转变为可燃蒸汽的过程中利用了大约65 % — 70 %的生物质所含能量。 制备的气体 ，和天然气一样 ，可以用于发电、汽车驱动以及被广泛的工业使用。 可以说 ，这种新技术，发展潜力很大。生物电池的发电机制主要有两种 ： (1) 在反应器中 ，利用微生物发酵将原材料转变为燃料产品 ，如 H 2 ，再由它在串联的发电设备中氧化生电 ，见图 1A 或者将微生物发酵和制电过程合为一体 ，微生物的代谢产物直接通过电极上的电子传递媒介物同氧化物 (O 2 或H 2 O 2 ) 发生电子传递 ，产生电 ，图 1B 。 (2) 利用固定在电极氧化还原酶，氧化还原专一性的燃料物质和氧化底物 ，从而产生电。 这一过程的基本原理见图 2。 由于大多数的氧化还原酶无法与导电支持物直接发生电子转移，因此一系列的电子传递媒介物被研最近一些新颖的覆盖了单层或多层生物催化酶的功能电极被报导。 组合了具有生物活性的单膜电极 ，在保证生物催化速率的同时 ，大大加快界面电子转移速率 ，减小了电池内阻，为生物电池小巧化、稳定化的发展提供了保证。小巧便携 ，高效稳定和长寿命是生物电池发展的方向。 一种理想的状态是插入式的电池能够利用人体内天然的燃料物质 (如葡萄糖等) 高效持续的产生电能为医疗诊断等目的所用 ，如支持心脏起搏器、体内探针等长期正常的运行。 电极氧化还原酶 优势 随着化石能源价格的不断攀升，生物质能的利用价值越来越高，除传统的薪柴、秸秆、蔗渣外，专门作为燃料的高产植物也不断培育成功。 木质废料或植物燃料作为锅炉燃料，替代燃煤或燃油，不仅节约不可再生的化石能源和企业能耗成本，而且由于木质废料中几乎不含硫，对环境的污染更小。它具有以下优势： 生物质燃料 （1）生物质燃料发热量大，发热量在3900~4800千卡/kg左右，经炭化后的发热量高达7000—8000千卡/kg。 （2） 生物质燃料纯度高，不含其他不产生热量的杂物，其含炭量75—85%，灰份3—6%，含水量1—3% （3）绝对不含煤矸石，石头等不发热反而耗热的杂质，将直接为企业降低成本。 （4） 生物质燃料不含硫磷，不腐蚀锅炉，可延长锅炉的使用寿命，企业将受益匪浅。 （5） 由于生物质燃料不含硫磷，燃烧时不产生二氧化硫和五氧化二磷，因而不会导致酸雨产生，不污染大气，不污染环境。 （6） 生物质燃料清洁卫生，投料方便，减少工人的劳动强度，极大地改善了劳动环境，企业将减少用于劳动力方面的成本。 （7）生物质燃料燃烧后灰碴极少，极大地减少堆放煤碴的场地，降低出碴费用。 （8） 生物质燃料燃烧后的灰烬是品位极高的优质有机钾肥，可回收创利。 （9） 生物质燃料是大自然恩赐于我们的可再生的能源，它是回响中央号召，创造节约性社会，工业反哺农业的急先锋。

一般需要二氧化锰作为催化剂

光子与水的电子发生能量交换

使电子活化

激发

水中的氢离子变的不稳定

向游离状态发展

最后

突破临界值

成为氢气

氧原子也是如此

污染物的存在能提高光催化分解水制氢活性。光催化生物质制氢就是利用太阳能催化分解生物质制氢或者催化生物质还原水制氢，污染物是指进入环境后能够直接或者间接危害人类的物质，光催化制氢与污染物的关系为污染物的存在能提高光催化分解水制氢活性，在甲醛、甲醇、甘油和葡萄糖电子给体中，甲醛是最好的电子给体。

1,直接利用太阳能分解水制氢是最具吸引力的可再生能源制氢途径

2,太阳能热水器，

3,太阳能空调，两条途径：

（1）太阳能光电转换，利用电力制冷；

（2）太阳能光热转换，以热能制冷。

4,太阳能建筑

5,太阳能灶

6,太阳能发电

7，太阳能电池

8，太阳能-热能转换

9，太阳能-电能转换

将太阳能转换为电能的转换途径有光电直接转换，光热电间接转换等。

10，太阳能-氢能转换主要方法如下：

（1）、太阳能电解水制氢。

（2）、太阳能热分解水制氢。

（3）、太阳能热化学循环制氢。

（4）、太阳能光化学分解水制氢。

（5）、太阳能光电化学电池分解水制氢。

（6）、太阳光络合催化分解水制氢。

（7）、生物光合作用制氢。

11，太阳能-生物质能转换：

通过植物的光合作用，太阳能把二氧化碳和水合成有机物（生物质能）并放出氧气。光合作用是地球上最大规模转换太阳能的过程。

12，太阳能-机械能转换

利用在宇宙空间中巨大的太阳帆，在阳光的压力作用下可推动宇宙飞船前进，将太阳能直接转换成机械能。

13，太阳能贮存

A热能贮热

1、显热贮存。利用材料的显热贮能是最简单的贮能方法。在实际应用中，水、沙、石子、土壤等都可作为贮能材料，其中水的比热容最大，应用较多。

2、潜热贮存。利用材料在相变时放出和吸入的潜热贮能，其贮能量大，且在温度不变情况下放热。适宜于中温贮存的材料有：高压热水、有机流体、共晶盐等。太阳能高温贮存温度一般在500℃以上，目前正在试验的材料有：金属钠、熔融盐等。1000℃以上极高温贮存，可以采用氧化铝和氧化锗耐火球。

3、化学贮热。利用化学反应贮热，贮热量大，体积小，重量轻，化学反应产物可分离贮存，需要时才发生放热反应，贮存时间长。 真正能用于贮热的化学反应必须满足以下条件：反应可逆性好，无副反应；反应迅速；反应生成物易分离且能稳定贮存；反应物和生成物无毒、无腐蚀、无可燃性；反应热大，反应物价格低等，目前已筛选出一些化学吸热反应能基本满足上述条件，如Ca(OH)2的热分解反应，利用上述吸热反应贮存热能，用热时则通过放热反应释放热能。但是，Ca（OH)2在大气压脱水反应温度高于500℃。其它可用于贮热的化学反应还有金属氢化物的热分解反应、硫酸氢铵循环反应等。

4、塑晶贮热。塑晶学名为新戊二醇（NPG），它和液晶相似，有晶体的三维周期性，但力学性质象塑料。它能在恒定温度下贮热和放热，但不是依靠固一液相变贮热，而是通过塑晶分子构型发生固-固相变贮热。塑晶在恒温44℃时，白天吸收太阳能而贮存热能，晚上则放出白天贮存的热能。

5、太阳池贮热。太阳池是一种具有一定盐浓度梯度的盐水池，可用于采集和贮存太阳能。

B电能贮存

电能贮存常用的是蓄电池，正在研究开发的是超导贮能。目前，与光伏发电系统配套的贮能装置，大部分为铅酸蓄电池。1908年发明镍-铜、镍-铁碱性蓄电池一般在贮能量小的情况下使用。 新近开发的蓄电池有银锌电池、 钾电池、钠硫电池等。某些金属或合金在极低温度下成为超导体，理论上电能可以在一个超导无电阻的线圈内贮存无限长的时间。这种超导贮能不经过任何其它能量转换直接贮存电能，效率高，起动迅速，可以安装在任何地点，尤其是消费中心附近，不产生任何污染，但目前超导贮能在技术上尚不成熟，需要继续研究开发。

C，氢能贮存

氢可以大量、长时间贮存。它能以气相、液相、固相（氢化物）或化合物（如氨、甲醇等）形式贮存。

1，气相贮存：贮氢量少时，可以采用常压湿式气柜、高压容器贮存；大量贮存时，可以贮存在地下贮仓、由不 漏水土层复盖的含水层、盐穴和人工洞穴内。 液相贮存：液氢具有较高的单位体积贮氢量，但蒸发损失大。将氢气转化为液氢需要进行氢的纯化和压缩，正氢-仲氢转化，最后进行液化。液氢生产过程复杂，成本高，目前主要用作火箭发动机燃料。

2，固相贮氢：利用金属氢化物固相贮氢，贮氢密度高，安全性好。目前，基本能满足固相贮氢要求的材料主要是稀土系合金和钛系合金。

D，机械能贮存

太阳能转换为电能，推动电动水泵将低位水抽至高位，便能以位能的形式贮存太阳能；太阳能转换为热 能，推动热机压缩空气，也能贮存太阳能。但在机械能贮存中最受人关注的是飞轮贮能。近年来，由于高强度碳纤维和玻璃纤维的出现，用其制造的飞轮转速大大提高，增加了单位质量的动能贮量；电磁悬浮、超导磁浮技术 的发展，结合真空技术，极大地降低了摩擦阻力和风力损耗；电力电子的新进展，使飞轮电机与系统的能量交换更加灵活。 在太阳能光伏发电系统中，飞轮可以代替蓄电池用于蓄电。

（1）由图可知，电解池A中，电解HI生成氢气与I2，电解池中总反应的离子方程式为：2H++2I-

通电  .

H2↑+I2 ，

电解池B中为电解铁盐溶液，生成Fe2+、O2、H+，电解池中总反应的离子方程式为：4Fe3++2H2O

通电  .

4Fe2++O2↑+4H+，

光催化反应池中为Fe2+、I2、H+，生成Fe3+、I-、H+，光催化反应池中总反应的离子方程式为：2Fe2++I2

光照  .

2Fe3++2I-，

故答案为：2H++2I-

通电  .

H2↑+I2 ；4Fe3++2H2O

通电  .

4Fe2++O2↑+4H+；2Fe2++I2

光照  .

2Fe3++2I-；

（2）若电解池A中生成3.36L H2（标准状况），氢气的物质的量=

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol，转移电子物质的量=0.15mol×2=0.3mol，根据电子转移守恒，电解池B中生成Fe2+的物质的量为

0.3mol

3?2

=0.3mol，

故答案为：0.3mol；

（3）若电解池A中流入和流出的HI浓度分别为a mol/L和b mol/L，则单位时间内消耗的HI的物质的量为（a-b）×Qmol/L，根据反应方程式得失电子守恒，光催化反应池中单位时间内生成Fe3+的物质的量为c mol/min，则有（a-b）×Qmol/L=c mol/min，故答案为：Q=

c

a?b

L/min．

太阳能一般指太阳光的辐射能量.太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式.

我们现今所使用的能源,有些直接来自太阳,有些是太阳能转化的能源,像水能、风能、生物能,有些是早期由太阳能转化来的一直储存在地球上的能源,像煤炭、石油这样的化石燃料.

太阳能是一种辐射能,具有即时性,必须即时转换成其它形式能量才能利用和贮存.将太阳能转换成不同形式的能量需要不同的能量转换器,集热器通过吸收面可以将太阳能转换成热能,利用光伏效应太阳电池可以将太阳能转换成电能,通过光合作用植物可以将太阳能转换成生物质能,等等.原则上,太阳能可以直接或间接转换成任何形式的能量,但转换次数越多,最终太阳能转换的效率便越低.

太阳能-热能转换

黑色吸收面吸收太阳辐射,可以将太阳能转换成热能,其吸收性能好,但辐射热损失大,所以黑色吸收面不是理想的太阳能吸收面.选择性吸收面具有高的太阳吸收比和低的发射比,吸收太阳辐射的性能好,且辐射热损失小,是比较理想的太阳能吸收面.这种吸收面由选择性吸收材料制成,简称为选择性涂层.它是在本世纪40年代提出的,1955年达到实用要求,70年代以后研制成许多新型选择性涂层并进行批量生产和推广应用,目前已研制成上百种选择性涂层.我国自70年代开始研制选择性涂层,取得了许多成果,并在太阳集热器上广泛使用,效果十分显著.

太阳能-电能转换

电能是一种高品位能量,利用、传输和分配都比较方便.将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重要技术基础,世界各国都十分重视,其转换途径很多,有光电直接转换,有光热电间接转换等.这里重点介绍光电直接转换器件--太阳电池.世界上,1941年出现有关硅太阳电池报道,1954年研制成效率达6％的单晶硅太阳电池,1958年太阳电池应用于卫星供电.在70年代以前,由于太阳电池效率低,售价昂贵,主要应用在空间.70年代以后,对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究,在提高效率和降低成本方面取得较大进展,地面应用规模逐渐扩大,但从大规模利用太阳能而言,与常规发电相比,成本仍然大高.

目前,世界上太阳电他的实验室效率最高水平为：单晶硅电池24％（4cm2),多晶硅电池18.6％（4cm2）, InGaP／GaAs双结电池30．28％（AM1）,非晶硅电池14．5％（初始）、12．8（稳定）,碲化镉电池15．8％, 硅带电池14．6％,二氧化钛有机纳米电池10．96％.

我国于1958年开始太阳电池的研究,40多年来取得不少成果.目前,我国太阳电他的实验室效率最高水平为：单晶硅电池20．4％（2cm×2cm）,多晶硅电池14．5％（2cm×2cm）、12％（10cm×10cm）,GaAs电池 20．1％（lcm×cm）,GaAs／Ge电池19．5％（AM0）,CulnSe电池9％（lcm×1cm）,多晶硅薄膜电池13．6％ （lcm×1cm,非活性硅衬底）,非晶硅电池8．6％（10cm×10cm）、7．9％（20cm×20cm）、6．2％（30cm×30cm）, 二氧化钛纳米有机电池10％（1cm×1cm）.

太阳能-氢能转换

氢能是一种高品位能源.太阳能可以通过分解水或其它途径转换成氢能,即太阳能制氢,其主要方法如下：

1、太阳能电解水制氢.电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法,效率较高（75％-85％）,但耗电大,用常规电制氢,从能量利用而言得不偿失.所以,只有当太阳能发电的成本大幅度下降后,才能实现大规模电解水制氢.

2、太阳能热分解水制氢.将水或水蒸汽加热到3000K以上,水中的氢和氧便能分解.这种方法制氢效率高,但需要高倍聚光器才能获得如此高的温度,一般不采用这种方法制氢.

3、太阳能热化学循环制氢.为了降低太阳能直接热分解水制氢要求的高温,发展了一种热化学循环制氢方法,即在水中加入一种或几种中间物,然后加热到较低温度,经历不同的反应阶段,最终将水分解成氢和氧,而中间物不消耗,可循环使用.热化学循环分解的温度大致为900-1200K,这是普通旋转抛物面镜聚光器比较容易达到的温度,其分解水的效率在17．5％-75．5％.存在的主要问题是中间物的还原,即使按99．9％-99． 99％还原,也还要作 0.1％-0.01％的补充,这将影响氢的价格,并造成环境污染.

4、太阳能光化学分解水制氢.这一制氢过程与上述热化学循环制氢有相似之处,在水中添加某种光敏物质作催化剂,增加对阳光中长 波光能的吸收,利用光化学反应制氢.日本有人利用碘对光的敏感性,设计了一套包括光化学、热电反应的综 合制氢流程,每小时可产氢97升,效率达10％左右.

5、太阳能光电化学电池分解水制氢.1972年,日本本多健一等人利用n型二氧化钛半导体电极作阳极,而以铂黑作阴极,制成太阳能光电化学电池,在太阳光照射下,阴极产生氢气,阳极产生氧气,两电极用导线连接便有电流通过,即光电化学电池在太阳光的照射下同时实现了分解水制氢、制氧和获得电能.这一实验结果引起世界各国科学家高度重视, 认为是太阳能技术上的一次突破.但是,光电化学电池制氢效率很低,仅0．4％,只能吸收太阳光中的紫外光和近紫外光,且电极易受腐蚀,性能不稳定,所以至今尚未达到实用要求.

6、太阳光络合催化分解水制氢.从1972年以来,科学家发现三联毗啶钉络合物的激发态具有电子转移能力,并从络合催化电荷转移反应,提出利用这一过程进行光解水制氢.这种络合物是一种催化剂,它的作用是吸收光能、产生电荷分离、电荷转移和集结,并通过一系列偶联过程,最终使水分解为氢和氧.络合催化分解水制氢尚不成熟,研究工作正在继续进行.

7、生物光合作用制氢.40多年前发现绿藻在无氧条件下,经太阳光照射可以放出氢气；十多年前又发现,兰绿藻等许多藻类在无氧环境中适应一段时间,在一定条件下都有光合放氢作用.目前,由于对光合作用和藻类放氢机理了解还不够,藻类放氢的效率很低,要实现工程化产氢还有相当大的距离.据估计,如藻类光合作用产氢效率提高到10％,则每天每平方米藻类可产氢9克分子,用5万平方公里接受的太阳能,通过光合放氢工程即可满足美国的全部燃料需要.

太阳能-生物质能转换

通过植物的光合作用,太阳能把二氧化碳和水合成有机物（生物质能）并放出氧气.光合作用是地球上最大规模转换太阳能的过程,现代人类所用燃料是远古和当今光合作用固定的太阳能,目前,光合作用机理尚不完全清楚,能量转换效率一般只有百分之几,今后对其机理的研究具有重大的理论意义和实际意义.

太阳能-机械能转换

20世纪初,俄国物理学家实验证明光具有压力.20年代,前苏联物理学家提出,利用在宇宙空间中巨大的太阳帆,在阳光的压力作用下可推动宇宙飞船前进,将太阳能直接转换成机械能.科学家估计,在未来10～20年内,太阳帆设想可以实现.通常,太阳能转换为机械能,需要通过中间过程进行间接转换.

D

电解池的阳极阴离子放电，发生氧化反应，阴极阳离子放电，发生还原反应。从电解池A的产物可以推断出：a极是阴极，因此光电池M极是负极，故A错；因为A、B 电池串联，b、c相连，均是阳极，则d是阴极，在d电极上发生：Fe 3+ +e - = Fe 2+ ，故B错；光催化反应池中反应的离子方程式应为2Fe 2+ + I 2 2Fe 3+ + 2I - ，故C错；光催化反应生成I-的速率υ(I - )=υ(Fe 3+ )="c" mol·min － 1 。电解池A中消耗I － 的速率应等于光催化反应池中生成I － 的速率，则有：a mol·L － 1 ×Q－b mol·L － 1 ×Q=" c" mol·min － 1 即 故D正确。