能源和化學
化學試劑,九料化工商城 / 2020-11-01
能源是指一切可以提供人類能量的資源。能源的種類繁多，那些本來就存在于自然界中，可直接利用其能量的能源，稱為一次性能源，如煤、石油、天然氣、太陽能、生物質(zhì)能等;有些是人類利用一次性能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)化而得的能源，稱為二次性能源，如電能、氫能、石油制品(包括汽油、煤油柴油)等。煤、石油、天然氣和油頁巖等能源是古代生物遺體在地層中沉積變化而得，稱為化石能源，隨著不斷開采利用，它們剩余的蘊藏量越來越少，遲早會枯竭，是不可再生能源太陽輻射到地球的能量稱為太陽能，它一方面直接提供人類利用的熱能和光能，另一方面它通過光合作用產(chǎn)生柴草等生物質(zhì)能、大氣流動出現(xiàn)的風能、水能和海浪潮沙能等可利用的能量，在人類未來生存的漫長年代，它們都不會枯端，是可再生能源?；茉磳嶋H上是遠古年代的太陽能在地殼中轉(zhuǎn)化而得。地球地熱以及可用作能源的礦產(chǎn)資源也是重要的能源。現(xiàn)在核電站所用的鈾和釷等核裂變產(chǎn)生的能源屬
不可再生能源;未來核聚變所用的氘和氚等，儲量豐富，用之不盡。能源是發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和提高人民生活水平的重要
物質(zhì)基礎(chǔ)（九料化工http://f670.cn/）。
人類能源的需要量或消費量按不同的能源有不同的計算方法。對于氣態(tài)的天然氣，通常用立方米(m)表達。液態(tài)的油可用它的體積或質(zhì)量表達：
1噸油=7.3桶油
＝1160升油
固體煤通常用其質(zhì)量噸(t)表示，1t=1000kg
能量的單位為焦耳(J)，標準油的燃燒熱值定為41.82MIJ/kg。標準煤的燃燒熱值定為29.2MJ/kg。這里的“標準”僅是一種參考標準，便于了解油和煤的品質(zhì)。電能的單位用千瓦?小時:
1度電=1千瓦?小時=1000W×3600s
=3.6×10°J
一個電廠或電站的發(fā)電能力用功率，即瓦(W)表示，因瓦很小，常用千瓦(kW)、兆瓦(MW)或更大的單位表示:
1千瓦=1kW=1000瓦
1兆瓦=1MW=100000瓦
1吉瓦=1GW=100000
1太瓦=1TW=1000000
現(xiàn)在全世界能源消粍的峰值估計達12.5太瓦，這里的能耗包括提供汽車、火車、輪船和飛機等交通工具以及照明各種電器設(shè)備、各種機器等所需的能源。三峽電站的裝機容量為1800萬千瓦，即1.8×10°瓦，即大約需要相當于700個三峽電站的發(fā)電量才能滿足需要。
在可再生能源中，太陽能和風能分別為最多和發(fā)展最快的能源。太陽能資源達6500太瓦，其中可開發(fā)利用的達580太瓦，風能資源達1700太瓦，其中可開發(fā)利用的達40太瓦有人預計到2030年全球需能源峰值達16.9太瓦，屆時風能可達5.8太瓦，太陽能可達4.6太瓦。
人類社會進入21世紀時，世界上生產(chǎn)和生活所需的能量有3/4來自化石能源燃燒放出的化學能?；茉吹拈_采、煉制、加工、利用以及燃燒放出的廢氣廢渣的應(yīng)用和處理，每個環(huán)節(jié)都和化學密切相關(guān)。能源的可持續(xù)發(fā)展供應(yīng)和新能源的開拓也需要化學進行研究。利用太陽能、風能及氫能等能源時，表4.1.1所列的金屬元素鋰、鉑、釹、銀、錮及非金屬元素硅、碲是必需的。例如太陽能光伏電池需要單晶硅、多晶硅、碲化鎘(CdTe)、銅銦硒( Cuinse)、電池中的銀電極，電動汽車的鋰電池所需的鋰，燃料電池所需的等，這些材料或其替換材料所需的物資，更多地要依靠化學家來解決。表中未列出硅元素，是因為它在地表含量極為豐高，不是資源問題，僅是由化學家將它提純的問題。
表4.1.1新能源開發(fā)中必需的一些元素
元素 用途 解決方案
鋰 汽車電池 設(shè)計易于回收電池，循環(huán)使用
鉑 汽車氫電池、燃料電池 設(shè)計易于回收電池，循環(huán)使用
釹 風力發(fā)電機渦輪機變速箱 設(shè)計無齒輪渦輪機
銀 太陽能電池 減少用量，循環(huán)使用
銦 薄膜太陽能電池 優(yōu)化電池
碲 薄膜太陽能電池 優(yōu)化電池
能源化學是指從化學的基本原理出發(fā)，研究有關(guān)的理論和技術(shù)，解決能源開采、煉制、加工、利用、廢氣和廢渣的利用和處理、能源的可持續(xù)供應(yīng)、新能源的開拓中所涉及的化學問題。能源化學的任務(wù)是和其他科學技術(shù)一起，為人類社會的可持續(xù)發(fā)展提供穩(wěn)定的能源，為人民的安康、和諧、舒適和富裕的生活提供保證。
化學是什么?從能源領(lǐng)域看，化學是提高開采能源的采收率，延長它枯竭到來的時間;化學是提高能源加工、煉制的水平，獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品和利用效率;化學是開發(fā)經(jīng)濟實用、不會桔竭的新能源，滿足社會的可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ);化學是減少廢氣、廢渣的排放，減輕對環(huán)境的污染。
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