化学与能源.ppt

1、,化学与能源,目录,contents,A.化学与能源的关系,化学以极强的应用性，渗透到现代工业、农业、国防、交通、建筑以及日常生活的各个方面。化学的核心知识已经应用于自然科学的各个领域，化学是创造自然、改造自然的重要支柱。化学与人类的衣、食、住、行以及能源、信息、材料、国防、环境保护、医药卫生、资源利用等方面都有密切的联系，它是一门社会迫切需要的实用科学。为了能科学地生活在现代化的环境中，每个人都应该了解与化学密切相关的知识，都应该学会用化学知识指导生活。,随着我国经济的快速发展，我国各项建设已有了巨大成就，但也付出了资源和环境的代价。今天，能源资源约束明显、能源供给矛盾突出、能源环境污染严重

2、，成为制约我国能源发展的重要瓶颈。解决我国能源问题，根本出路是坚持开发新技术、节约资源等并举，大力推进节能降耗，高效利用能源等方式才能突破我国能源发展的瓶颈。,目前，化石燃料是人类生产.生活的主要能源。随着全球能源使用量的增长，及不科学使用，化石燃料等不可再生能源将日益枯竭，并对环境产生严重影响。这就迫切要求人们开发氢能，核能，风能，地热能，太阳能，和潮汐能等新能源。这些能源的利用与开发，不但可以部分解决化石能源面临耗尽的危机，还可以减少对环境的污染,B.能源的分类,不可再生能源：煤 石油 天然气能源 可再生能源：太阳能 氢气 地热能 风能,1.煤 在国民经济中占有很重要的地位，被称为“黑色的

3、金子”、“现代工业的粮食”。它是由有机物和无机物组成的复杂混合物，主要含有C元素。煤的主要加工方式是把它隔绝空气加热，使其分解生成焦炭、煤焦油和焦炉气等。焦炭是冶金工业的重要原料，煤焦油是重要的化工原料，而焦炉气则是重要的燃料。在加工煤炭以及使用煤作燃料的过程中，对于所产生的煤灰、煤渣、“废气”、“废液”都应加以合理的处理和利用，一定要做到消除污染，保护环境。,2.石油被称为“现代工业的血液”，也是一种混合物，主要含有碳、氢两种元素，同时还有少量的S、O、N等元素。因其成分复杂，很少直接使用，一般须进行炼制，通过炼制可以获得汽油、煤油、柴油等燃料和各种机器所需的润滑油以及许多气态烃等产品。在大

4、力发展石油工业的过程中，我们必须高度重视石油炼制、石油化工等工业产生的“废水”、“废气”和“废渣”以及海底采油、油船运输等对大气、地面和江河湖海的污染。,3.天然气，是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤层。天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、石油等能源有使用安全、热值高、洁净等优势,1.太阳能是个巨大的能源，可以通过四个渠道被人类利用：(1)通过大气和水分的升腾循环，再通过风、流水、波浪、海流等以风能、水能等形式表现出来。(2)被海洋吸收，成为海洋内能，再以潮汐能的形式释放出来。(3)通过

5、植物的光合作用把太阳能转化和储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等燃料的形式释放出来。(4)通过转换成电能被人们直接使用，如：太阳能照相机，太阳能电话，太阳能冰箱，太阳能电视机，太阳能住宅。,2.氢气作为正在崛起的新型能源，引起人们的高度重视。其主要的优点在于：(1)矿物资源是有限的，而氢气可以用水作原料来制取，有广泛的来源。(2)氢气燃烧时放出的热量多，每千克氢气燃烧发热量高达143000千焦，为同质量汽油的三倍。(3)氢气燃烧的产物是水，对环境无污染，是一种清洁能源。,3.地热能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。相对于太

6、阳能和风能的不稳定性，地热能是较为可靠的可再生能源，这让人们相信地热能可以作为煤炭、天然气和核能的最佳替代能源。另外，地热能确实是较为理想的清洁能源，能源蕴藏丰富并且在使用过程中不会产生温室气体，对地球环境不产生危害,4.风能，是因空气流动做功而提供给人类的一种可利用的能量，空气流动具有的动能称风能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。空气流速越高，它的动能越大。,C.能源危机及对策,随着我国经济的快速发展，我国各项建设已有了巨大成就，但也付出了资源和环境的代价。今天，能源资源约束明显、能源供给矛盾突

7、出、能源环境污染严重，成为制约我国能源发展的重要瓶颈。解决我国能源问题，根本出路是坚持开发新技术、节约资源等并举，大力推进节能降耗，高效利用能源等方式才能突破我国能源发展的瓶颈。,经济影响如果能源缺乏，那么很多汽车需要呆在家里，人们出行得坐马车，很多工厂会倒闭，意味着很多人将失业。世界将发生能源争夺战，也就是世界大战发生，意味着你居无定所，日日提心吊胆，吃不好穿不暖。社会会倒退，回到原始社会，意味着你可以过原始人的生活。所以能源缺乏，就没有经济的存在了。,正面影响对于我国现有支柱行业都是高能耗行业的现状来说，未来必须走“两条腿”的发展道路：一是积极开发新型代替能源，调整能源消费结构，实现跨越式

8、发展；二是调整产业结构，降低国民经济对高能耗产业的依赖。能源是染上了政治色彩的特殊商品。“能源外交”的思维需要突破。掌握自己所需、了解多方所求、研究对手所想，把握外交主动权，在共赢的前提下实现自身利益,世界经济的现代化，得益于化石能源，如石油、天然气、煤炭与核裂变能的广泛的投入应用。因而它是建筑在化石能源基础之上的一种经济。然而，由于这一经济的资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。化石能源与原料链条的中断，必将导致世界经济危机和冲突的加剧，最终葬送现代市场经济。事实上，近10年来，中东及海湾地区与非洲的战争都是由化石能源的重新配置与分配而引发。这种军事冲突，今后还将更猛烈、更频繁；在国内，

9、也可能出现由于能源基地工人下岗而引发的许多新的矛盾和冲突。总之，能源危机迟早会爆发；它的爆发将具有爆炸性！,1973 年能源危机 原因 石油输出的主要力量为阿拉伯国家，他们因为不满西方国家支持以色列，而采取石油禁运。1979年，能源危机 原因 伊朗革命爆发 1990年，石油价格暴涨 原因 波斯湾战争。加州电力危机 原因 电力管制政策失败，供给小于需求 英国石油抗议活动 原因 英国油税居高不下，原油价格上扬,石油储量的综合估算，可支配的化石能源的极限，大约为11801510亿吨，以1995年世界石油的年开采量33.2亿吨计算，石油储量大约在2050年左右宣告枯竭。,天然气储备估计在1318001

10、52900兆立方米。年开采量维持在2300兆立方米，将在5765年内枯竭。煤的储量约为5600亿吨。1995年煤炭开采量为33亿吨，可以供应169年。,铀的年开采量目前为每年6万吨，根据1993年世界能源委员会的估计可维持到21世纪30年代中期。核聚变到2050年还没有实现的希望,提倡节约型社会,节约能源，提高能源使用率，这需要淘汰落后产能，改进设备等等,研究开发使用新能源可再生能源的利用潜力很大，完全可满足人类社会 可持续发展的能源的需求。,D.化学能源展望,可燃冰人类能源的新希望,可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在0和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80%9

11、9.9%未来能源”。,1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。科学家估计，海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里，占海洋总面积的10%，海底可燃冰的储量够人类使用1000年。据专家估计，全世界石油总储量在2700亿吨到6500亿吨之间。按照目前的消耗速度，再有5060年，全世界的石油资源将消耗殆尽。可燃冰的发现，让陷入能源危机的人类看到新希望,随着研究和勘测调查的深入，世界海洋中发现的可燃冰逐渐增加，1993年海底发现57处，2001年增加到88处。据探查估算，美国东南海岸外的布莱克海岭，可燃冰资源量多达180亿吨，可满足美国105年的天然气消耗；日本海及其周围可燃冰资

12、源可供日本使用100年以上。,人类要开采埋藏于深海的可燃冰，尚面临着许多新问题。有学者认为，在导致全球气候变暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大1020倍。而可燃冰矿藏哪怕受到最小的破坏，都足以导致甲烷气体的大量泄漏。另外，陆缘海边的可燃冰开采起来十分困难，一旦出了井喷事故，就会造成海啸、海底滑坡、海水毒化等灾害,可燃冰在作为未来新能源的同时，也是一种危险的能源。可燃冰的开发利用就像一柄“双刃剑”，需要小心对待,能源化工产品关系到国民经济的运行和人民生活的几乎每一个环节。经济和社会的可持续发展，离不开能源化工的可持续发展。,能源化工的可持续发展，应该包含三层含义。一是能源化工的发展与环境保护的

13、协调。能源化工很多过程污染很大，如何改造传统的能源化工，降低污染程度，是能源化工发展过程中迫切需要解决的问题。二是能源化工的发展必须符合经济发展规律。发展替代能源、资源应该考察技术和项目的经济可行性，只有在经济上可行才可能进一步发展，不能为发展替代能源、资源而盲目发展。三是要形成能源化工发展的逐步替代战略。从长远看，预计石油价格在很长一段时间内将会处于高位震荡，资源的紧缺是必然的趋势，应该未雨绸缪，加快天然气化工利用、煤的清洁化化工利用等技术的发展步伐，把天然气、煤炭逐步作为石油化工原料的替代资源，为逐步形成石油化工、天然气化工、煤化工协调发展、互为补充奠定良好的基础，为国家石油安全、能源安全战略做出更大的贡献。,2023/3/20,总结：,化学是开发能源的手段，利用能源的途径，但是化学也给能源带来了危机，当然化学中也有解决能源危机的机遇,2023/3/20,Thank you,