新能源技术概论

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1、新能源技术概论一、氢能1 、 氢 能 的 优 点 是 什 么 ？（ 1 ） 来 源 广 ， 水 是 氢 取 之 不 尽 的 重 要 来 源 ；（ 2 ） 燃 烧 热 值 高 ， 比 几 种 常 见 的 化 石 燃 料 的 热 值 都 要 高 ；（ 3 ） 清 洁 ， 本 身 无 毒 无 味 ， 燃 烧 不 生 成 有 毒 有 害 及 温 室 效 应 气 体（ 4 ） 燃 烧 稳 定 性 好 ， 容 易 做 到 比 较 完 善 的 燃 烧 ；（ 5 ） 存 在 形 式 多 ， 氢 可 以 以 气 态 、 液 态 或 固 态 金 属 氢 化 物 出 现 ，能 适 应 贮 运 及 各 种 应 用 环

2、 境 的 不 同 要 求 。2 、 天 然 气 制 氢 包 括 哪 几 个 过 程 ？ 每 种 过 程 发 生 的 作 用 是 什 么 ？甲 烷 蒸 汽 重 整 ： 为 很 多 合 成 反 应 提 供 更 合 理 的 H2/CO比 例 。 在 氧气 中 部 分 氧 化 生 成 合 成 气 。绝 热 预 重 整 ： 绝 热 预 重 整 主 要 用 于 天 然 气 到 重 石 脑 油 等 沸 点 高 于200 、 芳 香 烃 含 量 高 于 30% 的 烃 类 物 质 的 重 整 反 应 ， 实 现 原 料 气的 无 硫 化 。部 分 氧 化 ： 实 现 自 热 反 应 ， 无 需 外 界 供 热

3、 而 可 避 免 使 用 耐 高 温 的合 金 钢 管 反 应 器 ，采 用 极 其 廉 价 的 耐 火 材 料 堆 砌 反 应 器 。 其 装 置 投 资 明 显 降 低 。 自 热 重 整 ： 将 部 分 氧 化 反 应 放 出 的 热 量 提 供 给 甲 烷 蒸 汽 重 整 ， 既可 限 制 反 应 器 内 的 最 高 温 度 ， 又 可 降 低 能 耗 。3 、 甲 醇 制 氢 包 括 哪 几 个 过 程 ？ 每 种 过 程 发 生 的 作 用 是 什 么 ？热 解 或 催 化 裂 解 ： 产 物 气 中 氢 含 量 高蒸 汽 重 整部 分 氧 化 （ POX ） 联 合 蒸 汽 重

4、整4 、 煤 制 氢 包 括 哪 几 种 方 式 ？ 每 种 方 式 的 机 理 是 什 么 ？煤 地 面 气 化 技 术 ： 该 过 程 由 两 个 循 环 构 成 。 第 一 个 循 环 为(H2O-H2-H2O)， 水 与 煤 反 应 产 生H2和 CO2 ，H2与O2反 应 生 成H2O ， 并 发 电 。 第 二 个 循 环 是 钙 的 循 环 (CaO-CaCO3-CaO)， CaO 吸 收CO2 形 成 CaCO3 ， 提 供 水 与 煤 反 应 所 需 热 量 ， 然 后 CaCO3 再 生 ， 生成 CaO 和 CO2 。5 、 水 电 解 制 氢 的 原 理水 电 解 制

5、氢 目 前 主 要 包 括 三 种 方 法 ， 分 别 是 碱 性 水 溶 液 电 解 、 固 体聚 合 物 电 解 质 水 电 解 和 高 温 水 蒸 气 电 解 。电 解 过 程 和 电 解 定 律碱 性 水 溶 液 电 解 制 氢 主 要 涉 及 如 下 反 应 ：阳 极 ： 4OH- - 4e 2H2O + O2 阴 极 ：2H2O + 2e H2 + 2OH- 总 反 应 ： 2H2O 2H2 + O2 高 温 水 蒸 汽 电 解电 极 反 应 过 程 如 下 ：阳 极 ： O2- 1/2O2 + 2e 阴 极 ： H2O + 2e H2 + O2- 6 、 法 拉 第 电 解 定

6、律第 一 定 律 ： 电 极 上 析 出 的 物 质 的 量 与 通 过 电 解 质 的 电 量 成 正 比 ， 即G=Ke It第 二 定 律 ： 当 一 定 的 电 量 通 过 一 系 列 电 解 质 溶 液 时 ， 电 极 上 析 出 物质 的 量 同 它 们 的 电 化 当 量 成 正 比 ， 即 析 出1 mol的 任 何 物 质 都 需 要96,500 C电 量 。7 、 光 化 学 系 统 包 括 哪 几 个 部 分 ？（ 1 ） 光 敏 化 剂 PS吸 收 可 见 光 产 生 受 激 的 具 有 氧 化 还 原 特 性 的 产 物PS* 。（ 2 ） 化 合 物 R 在 受 激

7、 的 PS * 发 生 电 子 转 移 反 应 形 成 电 荷 对 PS+ 和R- ， R 被 还 原 。（ 3 ） 第 三 部 分 化 合 物 能 收 集 电 子 ， 并 且 促 进 和 水 的 电 子 交 换 。 一些 特 别 的 氧 化 还 原 催 化 剂Cat可 以 用 来 收 集 和 转 移 电 子 。8 、 半 导 体 光 催 化 满 足 哪 四 个 条 件 ？ 哪 些 物 质 适 合 作 光 催 化 催 化剂 ？（ 1 ） 禁 带 宽 度 应 该 大 于 水 中 氢 和 氧 的 化 学 势 之 差 ， 即 Eg Eo H2/H2O-E标H2O/O2（ 2 ） 光 的 量 子 能

8、量 应 大 于 禁 带 宽 度 ， 即 hv Eg （ 3 ） n 型 半 导 体 的 平 带 电 势 应 比 析 氢 电 位 更 负 ， 而 p 型 半 导 体 则应 比 析 氧 电 位 正 。（ 4 ） 电 子 、 空 穴 的 费 米 能 级 达 到 析 出 氢 、 氧 的 电 化 学 势 级 ， 此 条件 一 般 通 过 外 加 电 压 实 现 。9 、 硫 化 氢 分 解 制 氢 的 原 理 是 什 么 ？采 用 溶 剂 吸 附 的 办 法 将 其 分 离 出 来 ， 而 后 以 Clause工 艺 分 解 H2S ，实 现 硫 的 回 收 并 生 成 蒸 汽 。10 、 列 举 几

9、种 主 要 的 储 氢 技 术物 理 储 存 方 法 主 要 包 括 液 氢 储 存 、 高 压 氢 气 储 存 、 活 性 炭 吸 附储 存 、 碳 纤 维 和 碳 纳 米 管 储 存 、 玻 璃 微 球 储 存 、 地 下 岩 洞 储 存 等 。化 学 储 存 方 法 有 金 属 氢 化 物 储 存 、 有 机 液 态 氢 化 物 储 存 、 无 机 物 储存 、 铁 磁 性 材 料 储 存 等 。二、风能1、风 能 的 理 论 计 算 （ 基 本 原 理 ）见 P3032、风 机 的 工 作 原 理现 代 风 机 主 要 利 用 空 气 提 升 力 ， 其 方 向 与 风 向 垂 直 ，

10、 主 要 装 置 为 风翼 或 叶 片 。3 、 风 机 驱 动 中 哪 几 种 力 发 生 作 用 ？轴 向 力 、 径 向 力 、 切 向 力4 、 风 机 的 转 子 工 作 原 理转 子 叶 片 数 目 与 周 缘 速 度 间 接 相 关 。 叶 片 数 多 的 风 机 周 缘 速 度 低 ，但 起 始 扭 矩 高 ， 当 风 速 提 高 时 完 全 可 以 实 现 水 泵 的 自 动 启 动 。5 、 风 机 的 发 展 趋 势 是 什 么 ？（ 1 ） 单 机 容 量 增 大 ； （ 2 ） 风 电 机 桨 叶 的 变 化 ： 桨 叶 长 度 增 长 ，最 长 的 叶 片 超 过

11、50m； 桨 叶 叶 形 的 优 化 设 计 ； 桨 叶 的 材 料 由 玻 璃 纤321AV风的功率维 增 强 树 脂 强 度 高 质 量 轻 的 碳 纤 维 向 柔 性 发 展 ；（ 3 ） 塔 架 高 度 上 升 ； （ 4 ） 控 制 技 术 的 发 展 （ 5 ） 海 上 风 力 发电 。三、其他能源1 、 地 热 的 种 类 和 利 用 。（ 1 ） 水 热 型 ： 地 球 浅 处( 地 下 400-4500m )， 所 见 到 的 热 水 或 水 热蒸 汽 。（ 2 ） 地 压 地 热 能 ： 在 某 些 大 型 沉 积( 或 含 油 气 ) 盆 地 深 处 (3-6 kg)存

12、在 着 的 高 温 高 压 流 体 ， 其 中 含 有 大 量 甲 烷 气 体 。（ 3 ） 干 热 岩 地 热 能 ： 特 殊 地 质 条 件 造 成 高 温 但 少 水 甚 至 无 水 的 干热 岩 体 ， 需 用 人 工 注 水 的 办 法 才 能 将 其 热 能 取 出 。（ 4 ） 岩 浆 热 能 ： 储 存 在 高 温 (700-1200 ) 熔 融 岩 浆 体 中 的 巨 大 热能 。2 、 可 燃 冰 的 组 成 和 性 质 。（ 1 ） 组 成 ： 其 主 要 成 分 是 甲 烷 与 水 分 子 (CH4H2O) （ 2 ） 性 质 ： 可 燃 冰 是 在 一 定 条 件 下

13、 ， 由 气 体 或 挥 发 性 液 体 与 水 相互 作 用 过 程 中 形 成 的 白 色 固 态 结 晶 物 质 ， 外 观 像 冰 。 如 果 不 能 保 持高 压 、 低 温 的 状 态 ， 甲 烷 水 合 物 在 运 往 海 面 的 途 中 会 迅 速 融 化 。3 、 可 燃 冰 开 采 有 哪 几 种 方 法 ？钻 孔 取 心 技 术测 井 方 法化 学 试 剂 法 减 压 法 。4 、 海 洋 能 的 利 用 包 括 哪 些 方 面 ？ （ 论 述 题 ）（ 1 ） 潮 汐 能 发 电 ： 与 水 利 发 电 的 原 理 基 本 相 似 ， 它 是 利 用 潮 水 涨落 产

14、生 的 水 位 所 具 有 的 势 能 来 发 电 的 ， 也 就 是 利 用 潮 涨 潮 落 的 能 量变 为 机 械 能 ， 在 把 机 械 能 转 化 为 电 能 的 过 程 。（ 2 ） 波 浪 能 ： 将 波 力 转 化 为 压 缩 空 气 来 驱 动 空 气 透 平 发 电 机 发电 。（ 3 ） 温 差 能 ： 利 用 海 洋 表 面 的 温 海 水 加 热 沸 腾 点 工 质 并 使 之 气化 ， 或 通 过 降 压 使 海 水 气 化 以 驱 动 汽 轮 机 发 电 。（ 4 ） 盐 差 能 ： 利 用 海 水 中 的 盐 分 浓 度 和 淡 水 间 的 化 学 电 势 差

15、进 行发 电 。四、太阳能1、光 伏 发 电 的 优 缺 点 。优 点 ： 无 枯 竭 危 险 ； 安 全 可 靠 ， 无 噪 声 ， 无 污 染 排 放 外 ， 绝 对干 净 （ 无 公 害） ； 不 受 资 源 分 布 地 域 的 限 制 ， 可 利 用 建 筑 屋 面 的优 势 ； 无 需 消 耗 燃 料 和 架 设 输 电 线 路 即 可 就 地 发 电 供 电 ； 能 源质 量 高 ； 使 用 者 从 感 情 上 容 易 接 受 ； 建 设 周 期 短 ， 获 取 能 源 花费 的 时 间 短 。缺 点 ： 照 射 的 能 量 分 布 密 度 小 ， 即 要 占 用 巨 大 面 积

16、； 获 得 的 能源 同 四 季 、 昼 夜 及 阴 晴 等 气 象 条 件 有 关 。 光 伏 发 电 的 起 源 及 发 展 。2、光 生 伏 打 效 应光 生 伏 打 效 应 是 指 物 体 由 于 吸 收 光 子 而 产 生 电 动 势 的 现 象 ， 是当 物 体 受 光 照 时 ， 物 体 内 的 电 荷 分 布 状 态 发 生 变 化 而 产 生 电 动 势 和电 流 的 一 种 效 应 。3、太 阳 能 电 池 的 分 类（ 1 ） 太 阳 能 电 池 按 结 晶 状 态 可 分 为 结 晶 系 薄 膜 式 和 非 结 晶 系 薄 膜式 两 大 类 ， 而 前 者 又 分 为 单 结 晶 形 和 多 结 晶 形 。（ 2 ） 按 材 料 可 分 为 硅 薄 膜 形 、 化 合 物 半 导 体 薄 膜 形 和 有 机 膜 形 ，而 化 合 物 半 导 体 薄 膜 形 又 分 为 非 结 晶 形（ 3 ） 根 据 所 用 材 料 的 不 同 ， 太 阳 能 电 池 还 可 分 为 ： 硅 太 阳