能源化学和环境化学51能源和能源的利用能源和能源化学核能课件.ppt

1、第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学5.1 能源和能源的利用能源和能源的利用 能源和能源化学能源和能源化学核能核能 太阳能太阳能 地球内放射性元素衰变核能地球内放射性元素衰变核能能源能源 能源化学能源化学能源材料能源材料 新能源材料新能源材料 节能材料节能材料 储能材料储能材料第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学 能源的利用和热力学函数能源的利用

2、和热力学函数 热力学第一定律：热力学第一定律：热力学第二定律：热力学第二定律：孤立体系孤立体系封闭体系封闭体系开放体系开放体系状态状态状态函数状态函数第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学能量的能量的“品味品味”第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学 热力学第二定律应用：热力学第二定律应用：吉布斯自由能（焓）吉布斯自由能（焓）牛顿牛顿麦克斯韦麦克斯韦吉布斯吉布斯爱因斯坦爱因斯坦第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学处理化学过程问题：处理化学过程问题：第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化

3、学环境化学5.2 键能键能 反应热和反应性质反应热和反应性质CO2+H2O 共价键能共价键能第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学 反应热和反应性质反应热和反应性质化学键能化学键能 估算估算 反应热反应热第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学由键型变化估计反应热由键型变化估计反应热 符号，符号，推断反应情况：推断反应情况：第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学5.3 氢能源氢能源绿色能源绿色能源/环保能源环保能源太阳能太阳能 水水 氢气氧气氢气氧气第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学 储氢材料储氢材料金属氢化物储氢金属氢化物储氢

4、 镧系储氢材料镧系储氢材料 第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学 激光分离同位素激光分离同位素 H 和和 D第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学热核聚变燃料热核聚变燃料 D元素的制备：元素的制备：富集富集 和和 分离分离 CO2激光器激光器 化学键键振动模的特性区别化学键键振动模的特性区别第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学5.4 石油和天然气石油和天然气 石油的炼制石油的炼制：分

5、馏：分馏 裂化裂化 重整重整 精制精制 石油化工：石油化工：有机化学家和高分子化学家有机化学家和高分子化学家 摆弄化学键的艺术家摆弄化学键的艺术家 催化反应催化反应 和和 催化剂：催化剂：路易酸碱理论路易酸碱理论 配位理论配位理论 煤的组成和结构煤的组成和结构 煤的综合利用：煤的综合利用：焦化焦化 气化气化 液化液化第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学5.5 煤炭煤炭第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学5.6 电池电池 常用的干电池和蓄电池常用的干电池和蓄电池 锌锰干电池锌锰干电池 铅酸蓄电池铅酸蓄电池 燃料电池燃料电池 可充电电池（二次电池）特别介绍可充电

6、电池（二次电池）特别介绍 环保可充电电池环保可充电电池我们生活在一个充满电池的时代我们生活在一个充满电池的时代序号序号 单单 位位 主要产品主要产品 销售收入（万元）销售收入（万元）1 比亚迪股份有限公司比亚迪股份有限公司 镍氢电池、镍镉电池、锂电池镍氢电池、镍镉电池、锂电池 413103 2 广州电池厂广州电池厂 干电池干电池 122777 3 福建南平南孚电池有限公司福建南平南孚电池有限公司 碱锰电池碱锰电池 71496 4 哈尔滨光宇集团股份有限公司哈尔滨光宇集团股份有限公司 铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池 63252 5 江苏隆源双登电源有限公司江苏隆

7、源双登电源有限公司 铅酸蓄电池（阀控）铅酸蓄电池（阀控）55339 6 保定金风帆蓄电池有限公司保定金风帆蓄电池有限公司 铅酸蓄电池铅酸蓄电池 51622 7 山东威海文隆电池有限公司山东威海文隆电池有限公司 铅酸蓄电池（阀控）铅酸蓄电池（阀控）39600 8 金霸王（中国）有限公司金霸王（中国）有限公司 碱锰电池碱锰电池 39473 9 中银（宁波）电池有限公司中银（宁波）电池有限公司 干电池干电池 38758 10 天津统一企业有限公司天津统一企业有限公司 铅酸蓄电池铅酸蓄电池 37460 11 深圳华达电源系统有限公司深圳华达电源系统有限公司 铅酸蓄电池（阀控）铅酸蓄电池（阀控）3700

8、0 12 沈阳松下蓄电池有限公司沈阳松下蓄电池有限公司 中小型阀控式（密封）铅酸蓄电池中小型阀控式（密封）铅酸蓄电池 35470 13 浙江南都电源动力股份有限公司浙江南都电源动力股份有限公司 铅酸蓄电池（阀控）铅酸蓄电池（阀控）31000 14 厦门三圈日化有限公司厦门三圈日化有限公司 原电池、铅酸蓄电池原电池、铅酸蓄电池 30197 15 深圳市雄韬电源科技有限公司深圳市雄韬电源科技有限公司 铅酸蓄电池（阀控）铅酸蓄电池（阀控）28000 16 上海德尔福国际蓄电池有限公司上海德尔福国际蓄电池有限公司 起动铅酸蓄电池起动铅酸蓄电池 27638 17 迈科科技有限公司迈科科技有限公司 氢镍、

9、镉镍、铅酸蓄电池氢镍、镉镍、铅酸蓄电池 26000 18 泉州大华蓄电池有限公司泉州大华蓄电池有限公司 铅酸蓄电池铅酸蓄电池 25806 19 新乡太行电源集团有限责任公司新乡太行电源集团有限责任公司 镍氢、镍镉、锌银、铅酸蓄电池镍氢、镍镉、锌银、铅酸蓄电池 24000 20 上海白象天鹅电池有限公司上海白象天鹅电池有限公司 碱锰、锌锰电池碱锰、锌锰电池 22756 21 天津蓝天三洋电源有限公司天津蓝天三洋电源有限公司 镍氢电池镍氢电池 22000 22 福建省安溪闽华电池有限公司福建省安溪闽华电池有限公司 铅酸蓄电池、隔板铅酸蓄电池、隔板 21004 23 劲量（中国）有限公司劲量（中国）

10、有限公司 碱锰电池碱锰电池 19714 24 梧州新华电池股份有限公司梧州新华电池股份有限公司 原电池原电池 19122 25 惠州德惠州德赛能源科技有限公司赛能源科技有限公司 锂电池、镍氢电池、碱锰电池、碳性电池锂电池、镍氢电池、碱锰电池、碳性电池 16111 25040010020030020015010050Volumic Energy Density(Wh/l)Li-ion goal锂电池目标锂电池目标Li-ion at present锂电池现在情况锂电池现在情况Ni-MH镍氢电池镍氢电池Ni-Cd镍镉电池镍镉电池Lead-acid铅酸电池铅酸电池EV应用应用固定型固定型0Energy

11、 Density(Wh/kg)二次电池的能量密度趋势与二次电池的能量密度趋势与EV充电电池充电电池镍氢电池镍氢电池液体锂电池液体锂电池聚合物锂电池聚合物锂电池持久更持久更轻、更轻、更薄更薄更持久更持久锌锰干电池锌锰干电池环境重污染环境重污染铅酸蓄电池铅酸蓄电池 优缺点：优缺点：大电流放电大电流放电/廉价廉价 能量密度低能量密度低 环境重污染环境重污染氢氧燃料电池：氢氧燃料电池：高转化效率高转化效率 可持续可持续“小发电机小发电机”没有污染没有污染第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学直接甲醇燃料电池（直接甲醇燃料电池（DMFC）固体氧化物燃料电池（固体氧化物燃料电池（SOFC）

12、第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学 可充电电池（二次电池）特别介绍可充电电池（二次电池）特别介绍 可充电电池和环保可充电电池可充电电池和环保可充电电池可充电电池可充电电池 的的 应用领域：应用领域：第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学镍镉电池镍镉电池 原理：原理：采用采用Ni(OH)Ni(OH)2 2作为正极，作为正极，CdO CdO 作为负极，碱液（主要为作为负极，碱液（主要为KOHKOH）作为电解液，作为电解液，电池充电时，总反应为：电池充电时，总反应为：2Ni(OH)2Ni(OH)2 2+Cd(OH)+Cd(OH)2 2 2NiOOH+Cd+2H 2

13、NiOOH+Cd+2H2 2O O 放电时，反应逆向进行放电时，反应逆向进行NiOOH+HNiOOH+H2 2O+eNi(OH)O+eNi(OH)2 2+OH-Cd+2OH-+2eCd(OH)+OH-Cd+2OH-+2eCd(OH)2 2 第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学镍氢电池镍氢电池 原理：原理：采用与镍镉电池相同的采用与镍镉电池相同的Ni氧化物作为正极，储氢金属作为负极，氧化物作为正极，储氢金属作为负极，碱液（主要为碱液（主要为KOH）作为电解液）作为电解液充电时，正极：充电时，正极：Ni(OH)2 e+OH-NiOOH+H2O 负极：负极：MHn+ne M+n/2

14、H2 放电时，放电时，正极：正极：NiOOH+H2O+e Ni(OH)2+OH-负极：负极：M+n/2H2 MHn+ne 第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学锂离子电池锂离子电池 原理：原理：正极主要成分为正极主要成分为LiCoO2，负极主要为负极主要为C充电时充电时 正极反应：正极反应：LiCoO2 Li1-xCoO2+xLi+xe-负极反应：负极反应：C+xLi+xe-CLix 电池总反应：电池总反应：LiCoO2+C Li1-xCoO2+CLix 放电时发生上述反应的逆反应。放电时发生上述反应的逆反应。Lithium ion battery Polymer lithium ion battery第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学第五讲第五讲 能源化学能源化学 和和 环境化学环境化学