新能源材的料概论

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1、LOGO新能源材料新能源材料新能源材料概论了解能源的利用和发展；了解能源的利用和发展；1了解能源结构、分布和消费了解能源结构、分布和消费2掌握能源材料分类和新能源材料掌握能源材料分类和新能源材料3了解能源材料与环境关系了解能源材料与环境关系Company LogoCompany Logo1.1能源与化学概论能源与化学概论1.11.1能源概述能源概述能源概述能源概述 1 能源的分类 2 世界能源结构与消费 3 中国能源现状及趋势 4 能源开发利用 l限制并有计划的开采石油和天然气限制并有计划的开采石油和天然气l发展原子能发展原子能l加速开发利用新能源加速开发利用新能源l节流节流一、一、能源定义能

2、源定义可以直接或间接提供人类所需的光、热、电、动力等可以直接或间接提供人类所需的光、热、电、动力等任何形式的载能体资源。任何形式的载能体资源。新能源新能源化石化石能源能源太阳能太阳能电能电能生物质能生物质能能源定义目前约有能源定义目前约有20种。例如：种。例如：科学技术百科全书科学技术百科全书说：说：“能源是能源是可从其获得热、光和动力之类能量的可从其获得热、光和动力之类能量的资源资源”；大英百科全书大英百科全书说：说：“能能源是一个包括着所有燃料、流水、阳源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量段便可让它为

3、自己提供所需的能量”；日本大百科全书日本大百科全书说：说：“在各种在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源称为能源”；我国的；我国的能源百科全书能源百科全书说：说：“能源是可以直接或经转换提能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。式能量的载能体资源。”可见，能源可见，能源是一种呈多种形式的，且可以相互转是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉。换的能

4、量的源泉。 新能源新能源化石化石能源能源太阳能太阳能电能电能生物质能生物质能1.1能源与化学概能源与化学概论Company LogoCompany Logo二、能源利用与社会发展二、能源利用与社会发展 人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服然的历史。然的历史。 (1)火的发现和利用； (2)畜力、风力、水力等自然动力的利用； (3)化石燃料的开发和热的利用； (4)电的发现及开发利用； (5)原子核能的发现及开发利用； (6)新能源的开发与利用。Company LogoCompany Logo人类社会已经历了三个能源时期：人类社会已经历了三个能源时期：

5、v 薪柴时期薪柴时期：主要以薪柴等生物质燃料为主要能源的主要以薪柴等生物质燃料为主要能源的 时代，生产和生活水平极低，社会发展缓慢。时代，生产和生活水平极低，社会发展缓慢。v 煤炭时期煤炭时期：以煤炭取代薪柴作为主要能源，蒸汽机成为以煤炭取代薪柴作为主要能源，蒸汽机成为生产的主要动力，工业迅速发展，劳动生产力增长很大。生产的主要动力，工业迅速发展，劳动生产力增长很大。v 石油时期石油时期：开始了能源利用的新时期。近开始了能源利用的新时期。近30年来，世年来，世界上许多国家依靠石油和天然气，创造了人类历史上空前界上许多国家依靠石油和天然气，创造了人类历史上空前的物资文明。的物资文明。Compan

6、y LogoCompany Logo三 地球能量的来源和分类能源的来源：能源的来源：来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）来自地球外部天体的能源（主要是太阳能） 煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。能等也都是由太阳能转换来的。 地球本身蕴藏的能量地球本身蕴藏的能量 如原子核能、地热能等。如原子核能、地热能等

7、。 地球和其他天体相互作用而产生的能量地球和其他天体相互作用而产生的能量 如潮汐能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。如潮汐能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。Company LogoCompany Logo 能源分类1一次能源和二次能源（按获得的方式）一次能源和二次能源（按获得的方式）一次能源：一次能源：是自然界直接提供的能源是自然界直接提供的能源.二次能源：二次能源：由自然界提供的能源转化而来的能源由自然界提供的能源转化而来的能源.2再生能源和不可再生能源（按是否再生）再生能源和不可再生能源（按是否再生）可再生能源：可再生能源：对于一次能源，如太阳能、风能等可从自然界源源不断

8、的得到的能源。对于一次能源，如太阳能、风能等可从自然界源源不断的得到的能源。不可再生能源：不可再生能源：如煤、石油天然气以及核燃料等一旦消耗很难再生的能源。如煤、石油天然气以及核燃料等一旦消耗很难再生的能源。3清洁能源和非清洁能源（按对环境污染）清洁能源和非清洁能源（按对环境污染）清洁能源清洁能源：对环境无污染或污染很小的能源。如：太阳能、水能、风能：对环境无污染或污染很小的能源。如：太阳能、水能、风能非清洁能源非清洁能源：对环境污染较大的能源。如：煤、石油、天然气等化石能源：对环境污染较大的能源。如：煤、石油、天然气等化石能源4常规能源和新能源（按利用程度）常规能源和新能源（按利用程度）常规

9、能源：常规能源：化石燃料、水流能、风能等人类早就应用的能源化石燃料、水流能、风能等人类早就应用的能源.新能源：新能源：核能、太阳能、地热能、潮汐能等新近才开始利用的能源核能、太阳能、地热能、潮汐能等新近才开始利用的能源Company LogoCompany Logo能源分类能源分类一次能源一次能源二次能源二次能源常常规能源能源化石能源化石能源水能、油水能、油页岩岩焦炭、汽油、化学品、焦炭、汽油、化学品、电力、蒸汽力、蒸汽新能源新能源核能、太阳能、地核能、太阳能、地热、海洋能、海洋能、风能、潮汐能、潮汐能、生物能、生物质能能二次二次电池、池、氢能能清清洁能源能源核能、太阳能、地核能、太阳能、地热

10、、海洋能、海洋能、风能、潮汐能、潮汐能、生物能、生物质能能二次二次电池、池、氢能能可再生能源可再生能源太阳能、地太阳能、地热、海洋、海洋能、能、风能、潮汐能、能、潮汐能、生物生物质能能形成条件形成条件利用技利用技术Company LogoCompany Logo四四 化石能源：煤、石油和天然气概述化石能源：煤、石油和天然气概述1.煤的种类及主要成分煤的种类及主要成分煤的化学组成煤的化学组成C：主要可燃成分，主要可燃成分，C(s)+O2(g)=CO2(g)rHm(298.15k298.15k)= -393.5-393.5kjmol-1H：主要可燃元素主要可燃元素有效氢有效氢与与CSP结合，可燃烧

11、结合，可燃烧化合氢化合氢与与O结合，不能燃烧结合，不能燃烧O,S,N等：有害成分。等：有害成分。Company LogoCompany Logo2.煤的有效洁净利用煤的有效洁净利用洁净煤技术洁净煤技术（CleanCoalTechnology简称简称CCT） 中国洁净煤技术主要技术领域： 煤炭利用前净化技术煤炭利用前净化技术 煤炭洁净燃烧煤炭洁净燃烧 煤炭的转化技术煤炭的转化技术 污染控制与废气、废物管理污染控制与废气、废物管理Company LogoCompany Logo （1）煤的气化煤的气化 H2O(g),O2气化剂气化剂高高温温 H2COCH4C1)C+O2=CO26)CO+H2O=C

12、O2+H22)C+1/2O2=CO7)C+2H2=CH43)C+CO2=2CO8)CO+3H2=CH4+H2O4)C+H2O=CO+H29)CO+2H2=CH45)C+2H2O=CO2+2H210)CO2+4H2=CH4+2H2OCompany LogoCompany Logo（2）煤的液化）煤的液化煤与石油的区别： 煤： H : C = 0.40.8 石油： H : C = 1.51.8 煤分子量石油分子量10倍直接液化法直接液化法间接液化法间接液化法煤间接液化工厂煤间接液化工厂Company LogoCompany Logo 3.3.石油和天然气石油和天然气石油和天然气石油和天然气石油的主

13、要组成元素为石油的主要组成元素为CHONS8387%1014%0.0525%0.020.25%0.058和煤相比（和煤相比（1）石油含氢量高，含氧量低。）石油含氢量高，含氧量低。（2）石油中的碳氢化合物以直链烃为主。）石油中的碳氢化合物以直链烃为主。煤中的碳氢化合物以芳烃为主。煤中的碳氢化合物以芳烃为主。各种石油产品：各种石油产品：Company LogoCompany Logo现代能源主要出自化石能源现代能源主要出自化石能源(80%)，一直到本世纪中，一直到本世纪中，化石能源仍占主导地位，因此提高燃烧效率，减少污染仍为化石能源仍占主导地位，因此提高燃烧效率，减少污染仍为最主要课题。最主要课题

14、。五五 世界能源形势：能源结构、分布与消费世界能源形势：能源结构、分布与消费Fossil-fuelresources:Fossil-fuelresources:Proved world Proved world oil oil Company LogoCompany Logo石油区域区域1984年年1994年年2004年年中东中东56.565.061.7欧洲欧洲12.77.911.7非洲非洲7.66.59.4中南美中南美洲洲4.88.08.5北美洲北美洲13.48.85.1亚太地亚太地区区4.03.83.52004年总储量为年总储量为11886亿桶亿桶（1桶桶*0.739密度密度/6.29=0

15、.1175吨）吨）表1 世界石油资源探明可采量分布Company LogoCompany LogoOilreserves-to-production(R/P)ratios（储采比）（储采比）Company LogoCompany LogoMajoroiltrademovements 马六甲海峡马六甲海峡霍尔木兹海峡霍尔木兹海峡（石油海峡）（石油海峡）Company LogoCompany LogoFossil-fuelresources:Proved world natural gas Company LogoCompany Logo天然气 区域区域1984年年1994年年2004年年中东中东

16、28.431.940.6欧洲欧洲43.644.935.6亚太地区亚太地区7.37.07.9非洲非洲6.36.47.8北美洲北美洲10.95.94.1中南美洲中南美洲3.44.14.02004年已探明储量年已探明储量179.53亿亿m3表表2世界天然气资源探明可采量分布世界天然气资源探明可采量分布Company LogoCompany LogoNaturalgasreserves-to-production(R/P)Company LogoCompany Logo天然气主要贸易流向天然气主要贸易流向Company LogoCompany Logo煤区域区域探明储量探明储量/亿吨亿吨占世界比例占世

17、界比例/%储采比储采比/年年美国美国246627.1245俄罗斯俄罗斯157017.3500中国中国114512.659印度印度92410.2229澳大利亚澳大利亚7858.62152004年世界已探明储量年世界已探明储量9091亿吨亿吨表3 2004 年世界煤炭资源探明可采量分布世界矿物能源面临枯竭！世界矿物能源面临枯竭！Company LogoCompany Logo区域区域石油石油天然气天然气煤炭煤炭核能核能水电水电美国美国40.22524.28.12.6日本日本46.912.623.512.64.4德国德国37.423.425.911.41.8英国英国35.638.916.88.00.

18、7法国法国35.815.34.838.65.6加拿大加拿大32.426.29.96.724.8俄罗斯俄罗斯19.254.115.84.86.0印度印度31.77.754.51.05.1巴西巴西44.99.16.11.438.6中国中国22.32.569.00.85.4世界平均世界平均36.8423.6721.176.116.20中国和印度不发达国家，仍然以煤炭为主。中国和印度不发达国家，仍然以煤炭为主。表表42004年世界主要国家能源消费结构年世界主要国家能源消费结构能源消费Company LogoCompany Logo全世界化石燃料的消耗情况全世界化石燃料的消耗情况 化石燃料使用量 （换算

19、为石油，2001年预测） 煤 221，200万吨/年 （70.1吨/秒） 石油 351，100万吨/年 （111.3吨/秒） 天然气 223，300万吨/年 （ 70.8吨/秒） 现现代代的的生生活活是是以以迅迅速速地地消消耗耗这这些些宝宝贵贵的的资资源源支支撑撑着着。如如果果继继续续以以现现在在的的速速度度使使用用石石油油，那那么么在在短短短短的的4242年年之后，现已探明的石油将被消耗殆尽。之后，现已探明的石油将被消耗殆尽。Company LogoCompany Logo六 我国能源的利用和发展v 我国能源的利用特点我国能源的利用特点2007年电能消费年电能消费Company LogoCo

20、mpany Logo中国的能源现状和构成（2002）标准煤标准煤1kg发热量为发热量为29260kj的煤的煤例：某原煤的发热量为例：某原煤的发热量为20920kj/kg，则则1kg这种原煤相当于标准煤这种原煤相当于标准煤：20920/29260=Company LogoCompany LCompany LogoCompany Logo人均消费量人均消费量Company LogoCompany Logo我国能源的利用特点我国能源的利用特点v能源资源相对短缺能源资源相对短缺煤炭可采量约煤炭可采量约1160亿吨亿吨,人均可采量人均可采量89.8吨吨,为世界为世界1/2,石油剩余可采石油剩余可采储量储

21、量23.8亿吨亿吨,人均人均2.6吨吨,为世界的为世界的1/9,天然气剩余储量天然气剩余储量1.23万亿万亿m3,人人均均1074m3,为世界为世界1/23,水电可开发容量水电可开发容量3.79亿千瓦亿千瓦,人均人均0.29千瓦。千瓦。v石油资源不足石油资源不足2006年石油生产年石油生产1.84亿吨亿吨,消费消费3.2亿吨亿吨,进口已达进口已达1.36亿吨亿吨,对外依对外依存度存度43%。v能源生产和消费以煤炭为主能源生产和消费以煤炭为主：消费总量占：消费总量占70%左右，污染大，利用率左右，污染大，利用率低。低。v能源利用效率低能源利用效率低，清洁能源和新能源利用率不高。，清洁能源和新能源

22、利用率不高。Company LogoCompany Logo我国能源工业面临的问题与改善措施我国能源工业面临的问题与改善措施面临为题：面临为题：v环境污染严重；环境污染严重；v人均能耗水平低；人均能耗水平低；v能源建设周期长，耗能多；能源建设周期长，耗能多；v新能源占的比例少；新能源占的比例少；v能源工业装备落后。能源工业装备落后。1、努力改善能源、努力改善能源结构；构；2、提高能源利用率；、提高能源利用率；3、加速、加速实施施洁净煤技煤技术；4、合理利用石油和天然气；、合理利用石油和天然气；5、加快、加快电力力发展速度；展速度；6、积极开极开发利用新能源；利用新能源；7、建立合理的、建立合理

23、的农村能源村能源结构，扭构，扭转农村村严重缺能局面；重缺能局面；8、改善城市民用能源、改善城市民用能源结构，提高构，提高居民生活居民生活质量；量；9、重、重视能源的能源的环境保境保护。Company LogoCompany Logo新能源新能源 节约能源！节约能源！ 保护环境！保护环境！开发新能源！开发新能源！ 太阳能、氢能、二次电池、核能、生太阳能、氢能、二次电池、核能、生物质能。物质能。 电能、风能、朝夕能、地热能等等。电能、风能、朝夕能、地热能等等。电能、风能、朝夕能、地热能等等。电能、风能、朝夕能、地热能等等。 Company LogoCompany Logo1.2 新能源种类新能源种

24、类v太阳能太阳能：辐射于地面的太阳能辐射于地面的太阳能1万万倍于目前人类所需能源，取之不尽，倍于目前人类所需能源，取之不尽，用之不竭。但密度低用之不竭。但密度低(1kw/m2)，受，受地域和气候影响大。地域和气候影响大。v 太阳能可分为光伏能和太阳炉，太阳能可分为光伏能和太阳炉，光电转换效率不高！光电转换效率不高！太阳能热水器太阳能热水器太阳能汽车太阳能汽车Company LogoCompany Logo太阳能太阳能电池太阳能电池光利用、电利用、热利用和化学利用光利用、电利用、热利用和化学利用世界将太阳能作为一种能源和动力加以利用，已经有世界将太阳能作为一种能源和动力加以利用，已经有300多年

25、的历史。多年的历史。1615年法国工程师所罗门年法国工程师所罗门.德德.考克斯发明了第一台利用太阳能加热空气考克斯发明了第一台利用太阳能加热空气使膨胀做功而抽水的机器使膨胀做功而抽水的机器Company LogoCompany Logo材料类型材料类型材料材料转化效率转化效率%硅硅多晶多晶912非晶（膜）非晶（膜）69单晶单晶20化合物半导体化合物半导体GaAs（晶）晶）1830CdS，CdTe（膜）膜）1012CuInSe2（膜）膜）1012敏化纳米染料薄膜（大面积）敏化纳米染料薄膜（大面积）5有机太阳能转换膜有机太阳能转换膜Smart 电动双座微型车明年将使用锂离子电池。电动双座微型车明年

26、将使用锂离子电池。目前的车型使用钠镍氯化物电池。目前的车型使用钠镍氯化物电池。 二次电池Company LogoCompany Logo锂离子电动车锂离子电动车 整车重量整车重量75kg，电机功率，电机功率180W，锂离子电池锂离子电池36V-8Ah，最高时速，最高时速25km/h，行程，行程=Company LogoCompany Logo混合动力公交车混合动力公交车Company LogoCompany Logo包括太阳能包括太阳能在内，水电、在内，水电、风能和生物质风能和生物质能等可以并称能等可以并称为可再生能源。为可再生能源。可可再生能源再生能源资源资源世界世界中国中国太阳能太阳能陆地

27、每年接受能量相当于标煤陆地每年接受能量相当于标煤1.3106亿吨亿吨2.4104亿吨亿吨水能水能(万亿千瓦时万亿千瓦时)技术可开发技术可开发经济可开发经济可开发13.944.962.221.27生物质能生物质能(亿吨标煤亿吨标煤)657风能风能(亿千瓦亿千瓦)技术可开发技术可开发96陆上陆上2.5，近海，近海7.5地热地热(亿吨标煤亿吨标煤)总资源量总资源量技术可开发技术可开发1400500110潮汐能潮汐能(亿千瓦亿千瓦)理论资源量理论资源量技术资源量技术资源量766641.89世界和中国可再生能源资源状况世界和中国可再生能源资源状况Company LogoCompany Logo世界光伏电

28、能、风能、生物质能世界光伏电能、风能、生物质能(酒精酒精)的发展趋势的发展趋势世界电能分布世界电能分布光伏电能光伏电能风能风能生物质能生物质能Company LogoCompany Logo中国生物质能有更大的发展前景中国生物质能有更大的发展前景1、中国秸秆、中国秸秆7亿吨亿吨/每年每年2、高产作物，如玉米、薯类、速生林等、高产作物，如玉米、薯类、速生林等3、乡镇大力发展沼气、乡镇大力发展沼气4、沙漠地区的改造：蒙脱土生根剂、沙漠地区的改造：蒙脱土生根剂(保水植木保水植木)若尔盖若尔盖(长征水草地长征水草地)采用治沙技术的效果采用治沙技术的效果Company LogoCompany Logo1

29、.3能源与材料能源与材料能源材料：能源材料： 实现能源的转化和利用，以及发展能源技术所涉及的关键实现能源的转化和利用，以及发展能源技术所涉及的关键材料。与能源开发、运输、转换和利用等相关的材料都属材料。与能源开发、运输、转换和利用等相关的材料都属于能源材料。于能源材料。一、材料对能源的影响一、材料对能源的影响1材料产生新能源材料产生新能源2材料提高储能和能源的转换效率材料提高储能和能源的转换效率3新材料决定能源技术的利用和安全性新材料决定能源技术的利用和安全性4材料的组成、结构、制作和加工工艺决定新能源的投资和材料的组成、结构、制作和加工工艺决定新能源的投资和运营成本。运营成本。5清洁材料是清

30、洁能源与能源技术的基础。清洁材料是清洁能源与能源技术的基础。Company LogoCompany Logo不同的不同的电池材料电池材料Company LogoCompany Logo二二 能源材料的种类能源材料的种类1按材料种类和使用用途来分：按材料种类和使用用途来分：燃料（包括常规燃料、核燃料、合成燃料、炸药及推进剂等）；燃料（包括常规燃料、核燃料、合成燃料、炸药及推进剂等）；能源结构材料；能源结构材料；能源功能材料。能源功能材料。2按使用目的分按使用目的分能源工业材料；能源工业材料；新能源材料；新能源材料；节能材料；节能材料；储能材料等。储能材料等。能源材料的分类在国际上尚未见有明确的规

31、定，为叙述方便也经常使能源材料的分类在国际上尚未见有明确的规定，为叙述方便也经常使用混合的分类方法。用混合的分类方法。Company LogoCompany Logo能源材料的种类能源材料的种类材料种类材料种类应用应用材料实例材料实例高温能源材料高温能源材料 热机、热处理设备，热机、热处理设备，核反应堆核反应堆 高温合金，高温合金，ZrCZrC, , SiCSiC电极材料电极材料 电解、电池电解、电池 磷酸铁锂，铱钛涂层磷酸铁锂，铱钛涂层电极电极光伏材料光伏材料 太阳能电池太阳能电池 单晶、多晶硅半导体单晶、多晶硅半导体核材料核材料 和核反应堆和核反应堆 核燃料、慢化剂，控核燃料、慢化剂，控制

32、材料制材料储氢材料储氢材料 镍氢电池镍氢电池 纳米碳管、储氢合金纳米碳管、储氢合金表表8 部分能源材料的种类部分能源材料的种类其他还有生物质能材料、风能、热能、磁流体、超导等等。其他还有生物质能材料、风能、热能、磁流体、超导等等。Company LogoCompany Logo锂离子电池正极材料锂离子电池正极材料正极材料正极材料LiCoO2LiNiO2LiMnO2LiMn2O4LiFePO4密度密度/gcm-35.14.854.754.313.6理论比容量理论比容量(mAhg-1)274274286148170实际比容量实际比容量(mAhg-1)140190-21020090-120110-1

33、65工作电压工作电压(V)3.63.53.83.83.5安全性能安全性能一般一般差差好好好好很好很好成本成本高高居中居中低低低低低低Company LogoCompany Logo三、能源材料的任务和课题三、能源材料的任务和课题1 资源的合理利用，化石能源节能减排技术。资源的合理利用，化石能源节能减排技术。2 研究新材料、新结构等以提高能源的利用效率研究新材料、新结构等以提高能源的利用效率 。3 开发清洁能源材料。开发清洁能源材料。4 开发新能源技术涉及的关键材料。开发新能源技术涉及的关键材料。5 能源材料的生产制作和加工工艺。能源材料的生产制作和加工工艺。Company LogoCompan

34、y Logo1.4能源材料与环境能源材料与环境v能源与环境污染能源与环境污染v能源材料与环境材料能源材料与环境材料v清洁能源材料清洁能源材料Company LogoCompany Logo一、能源与环境：恶化的生态环境一、能源与环境：恶化的生态环境温室效应温室效应大量大量CO2：如燃料释放如燃料释放200亿吨亿吨/年，总量可达年，总量可达290亿吨亿吨/年。带来的后果：年。带来的后果：气候异常，如干旱、洪水、风暴、沙暴；气候异常，如干旱、洪水、风暴、沙暴；作为食物和氧气源的浮游生作为食物和氧气源的浮游生物大幅度减少；物大幅度减少；大气臭氧层破坏大气臭氧层破坏臭氧洞达臭氧洞达700万万km2南极

35、臭氧保护层破坏了南极臭氧保护层破坏了60%，北极臭氧保护层也减薄了至少北极臭氧保护层也减薄了至少30%NOX、SOX等有害气体等有害气体酸雨酸雨带来的后果：农业问题带来的后果：农业问题,森林破坏森林破坏,建筑物建筑物,桥梁桥梁,铁路腐蚀铁路腐蚀各类固体废弃物数量巨大各类固体废弃物数量巨大其中仅生活垃圾一项，全球就达其中仅生活垃圾一项，全球就达100亿吨亿吨/年年水污染越来越严重（河，湖，海，地下水水污染越来越严重（河，湖，海，地下水）1秒钟世界的变化格林兰冰川的融化：格林兰冰川的融化：1.6 吨吨/秒秒淡水的使用淡水的使用：103 m3/秒秒天然林消失：天然林消失：5,100 m2/秒秒可耕地

36、减少国可耕地减少国 ： 2,300 m2/秒秒沙漠扩大沙漠扩大： 1900 m2/秒秒其中仅我国就达其中仅我国就达78 m2/秒秒我国天然草原减少我国天然草原减少：5 13m2/秒秒该该图为图为包括中国在内的几个国家和地区不同年代包括中国在内的几个国家和地区不同年代CO2排排放量的预测。放量的预测。From“InterdisciplinaryScienceReviews”,Vol26,No4,2001,PCompany LogoCompany Logo温室气体温室气体CO2CH4N2OCFCO3工业革命前浓度工业革命前浓度(10-9)280,000790288010当前浓度当前浓度(10-9)

37、353,00017203100.2820-40当前年增长率当前年增长率(%)0.50.90.340.2-0.5在在大气中寿命大气中寿命(年年)50-2001015060-100 数周到数月数周到数月对对温室效应相对贡献温室效应相对贡献(%)60155128几种温室气体几种温室气体Company LogoCompany Logo由于温室气体不断增加，到本世纪末温升由于温室气体不断增加，到本世纪末温升2.5C(冰河期冰河期与目前温差与目前温差56C)，人居，人居环境灾难频发，陆地缩小。环境灾难频发，陆地缩小。解决办法：解决办法：减少化石能源利用减少化石能源利用地球绿化面积扩大地球绿化面积扩大CO2

38、泵入地下泵入地下(废矿井、含砂层、页岩废矿井、含砂层、页岩)，一座，一座100万千瓦电厂万千瓦电厂10年内可贮存年内可贮存6000万吨万吨CO2通过催化剂与生物工程通过催化剂与生物工程CO2H2O粮食粮食Company LogoCompany Logo二、解决环境问题的必要性和紧迫性全球气温显著变暖(气温升高3，海平面上 升60cm)全 球气 温变暖（气温上 升1，海平面上 升20cm）石油和天然气枯竭矿物资源枯竭废弃物问题食物短缺 1990 2000 2050 2100世界人口世界人口(100(100亿亿) )19991999年世界人口年世界人口(62(62亿亿) )国国家家人 数中国中国3

39、千万印度印度3千万孟加拉孟加拉 1千5百万埃及埃及 1千4百万其它三角地区和沿海地区其它三角地区和沿海地区1千万岛国岛国 1百万农业贫困地区农业贫困地区5千万移移民民总总数数 1.5亿据测算，到2050年，部分国家因环境恶化不得不移民的人数是惊人的！ 环境难民 (Bo.R.DooS,Global Envirnmental Change,1997,7(1):41) 人类生存面临危机 解决地球环境问题的途径解决地球环境问题的途径即实现资源、环境与材料的可持续发展即实现资源、环境与材料的可持续发展材料资源环境人类以自我为中心的生产活动（工业生产、社会生活），人类以自我为中心的生产活动（工业生产、社会

40、生活），掠夺式开采与开发、资源效益低、回收利用率低，造成了掠夺式开采与开发、资源效益低、回收利用率低，造成了资源枯竭和严重的环境问题资源枯竭和严重的环境问题环境环境材料材料资源资源由现在的线形物质流由现在的线形物质流模式向循环模式转变模式向循环模式转变 国外环境材料示例名称：非导向的电钢片材料：钢公司：Nippon Steel说明：具有重量轻、高感应的特点用于高频发动机中；该钢片的采用能提高发 动机效率0.5% 。约节省能量4亿千瓦/年。Website:http:/www.nsc.co.jp 国外生态环境材料示例国外生态环境材料示例名称：名称：Folium-光催化剂涂层光催化剂涂层材料：无机物

41、质材料：无机物质公司：公司：KawasakiHeavyIndustries,Ltd(JAPAN)说明：说明：Folium是一种二氧化钛光催化剂涂是一种二氧化钛光催化剂涂层，主要用于建筑物及交通系统中；层，主要用于建筑物及交通系统中；能够防止污染；分解臭味与细菌；能够防止污染；分解臭味与细菌；分解有毒物质（甲醛，分解有毒物质（甲醛，NOx，SOx）在紫外光的照射下，大约在紫外光的照射下，大约20分钟内分钟内甲醛的浓度可下降到接近零的程度。甲醛的浓度可下降到接近零的程度。Website:http:/www.khi.co.jp 用植物纤维或淀粉制作的餐具The products of Compani

42、es in Jiangxi Province, Hunan Province ,Fujian Province, and Beijing City Company LogoCompany Logo三、三、 能源材料与环境污染能源材料与环境污染1 1 能源材料利用造成环境污染能源材料利用造成环境污染 矿物燃料燃烧是环境污染重要来源 能源利用的废弃物。2 2 能源材料与环境污染控制能源材料与环境污染控制 环境污染控制材料：环境净化材料、环境修复材料、环境替代材料。3 3 清洁能源材料的再生和循环清洁能源材料的再生和循环 清洁能源材料与技术：环保材料、清洁能源利用 材料。Company LogoCompany Logo