美国国家可再生能源实验室目前发现,向海藻的生存环境中加入指定酶,能抑制海藻产生糖,从而使其转向生产氢能。近年来,我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划,把发展氢能作为21世纪新能源的战略目标。按照美国氢能技术路线图,到2040年美国将走进“氢能经济”时代,氢能将取代化石能源成为广泛使用的终端能源。 1．了解利用太阳能的几种常见方式。
2．了解利用生物质能开发沼气和乙醇燃料的途径和方法。
3．简单了解太阳能、生物质能、氢能利用的现状,了解开发利用太阳能的广阔前景和尚未攻克的一些技术难题以及氢能源开发的价值与方向。
4．认识开发、利用高效、清洁能源的重要性和迫切性。
一、太阳能的利用
1．太阳能是地球上最基本的能源。太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能。太阳能作为可再生能源的一种,则是指太阳能的直接转化和利用。
2．大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用。植物体内的叶绿素相当于一个小型工厂,它在太阳光作用下,把CO2、H2O转化为葡萄糖,进而生成淀粉、纤维素等,从而把光能转化为化学能。
(1)光能转化为化学能的方程式：
6CO2＋6H2OC6Hdi palomo12O6＋6O2。
(2)化学能转化为热能的方程式：
C6H12O6＋6O2―裤带蛇→6H2O＋6CO2。
二、生物质能的利用
dinch增塑剂1．生物质的定义
生物质是指一切有生命的可以生长的有机物质,它包括世界上所有的动物、植物和微生物,以及由这些生物产生的排泄物和代谢物。各种生物质都具有一定的能量,称之为生物质能量。
2．生物质能的含义
生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量。生物质能包括农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等。
3．生物质能的利用方式
(1)直接燃烧(用化学方程式表示)：(C6H10O5)n＋6nO26nCO2＋5nH2O。
(2)生物化学转换：C6H12O62C2缓冲块H5OH＋2CO2↑。
(3)热化学转换：使生物质在一定条件下发生化学反应,产生热值较高的可燃气体。
三、氢能的开发与利用
1．氢能是一种理想的绿能源的理由
(1)热值高。
(2)资源丰富。
(3)燃烧产物是水,无污染。
2．氢能利用急需解决的问题
(1)用水制备氢气的能耗问题。在光分解催化剂作用下,通过太阳能分解水制氢气,是主要研究方向。
(2)贮存和运输氢气的问题。现在科学家们发现了储氢金属,正在解决氢气贮存、运输困难的问题。
(3)高压氢气、氧气制氢氧燃料电池是氢能源利用的一个重要方向。
探究点一 太阳能的利用方式
调整垫铁1．太阳能
太阳能是太阳内部连续不断的核聚变所释放的能量。太阳能是地球上最基本、最丰富的能源。
深化拓展：太阳能的特点
优点：太阳能是巨大、无尽的能源；太阳能可以为人类共享,可免费使用；太阳能对环境无任何污染。
缺点：受季节、地区、气候等影响,不能维持常量等。
2．太阳能的利用方式
太阳能与其他能源有什么关系？
提示：
【例1】 下列有关太阳能利用的叙述不正确的是( )
A．太阳能热水器是将光能转化为热能
B．太阳能电池是将光能转化为电能
C．光解水制氢气是将光能转化为化学能
D．水力发电是将太阳能直接转化为机械能
【思路分析】 地球上最基本的能源是太阳能,水力发电的原理是：太阳辐射能使地表上的水分蒸发形成云雨,雨后江、河上游水位升高,形成落差,推动水轮机发电,是太阳能间接转化为机械能和电能。
【解析】 太阳能的利用方式分为直接利用和间接利用。直接利用太阳辐射能有四种基本方式：①光—热转换(如太阳能热水器、温室、地膜等)；②光—电转换(如太阳能电池等)；③光—化学能转换(如Na2SO4·10H2O晶体的溶解吸热和结晶放热、光解水等)；④光—生物质能转换(如绿植物的光合作用,其本质也是光—化学能转换)。水力发电、矿物燃料则是间接利用太阳能。
【答案】 D
利用太阳能使燃料循环使用有如下构思和方案：
①2CO22CO＋O2
②2H2O2H2↑＋O2↑
③2N2＋6H2O4NH3＋3O2
④CO2＋2H2OCH4＋2O2
实现上述构思和方案的关键是( A )
A．如何使物质吸收光能转变为其他物质
B．寻催化剂
C．利用光能
D．利用绿植物
解析：题述4个反应都符合物质化学变化中的元素、质量守恒,有关物质也是客观存在的,但在当前人们已知的光照条件下,4个反应都不能发生。从物质发生化学变化过程中的化学键变化和能量变化角度来看,只要有足够的光能,上述4个反应都能够发生。因此,实现上述构思和方案的关键是如何使物质吸收光能转化为其他物质。上述构思和方案的目的是利用太阳能,因此寻催化剂不属于实现上述构思和方案的关键。
探究点二 能源的分类
从不同的标准可以把能源分成多种类型,常见的有以下几种形式：
1．一次能源和二次能源
以天然形式存在于自然界中的能源叫一次能源,如石油、天然气、原煤、油页岩、核燃料、风能、太阳能、海洋能、潮汐能等。而由一次能源直接或间接加工后转换成其他种类或形式的能源,叫二次能源,如煤气、焦炭、汽油、煤油、柴油、电、人造石油、氢气、激光等。
2．不可再生能源和可再生能源
一次能源中的原煤、原油、天然气、油页岩、核燃料铀、钍等都是亿万年前自然界中留下来的,用一点少一点,无法得到补充,总有一天会枯竭,因此被称为不可再生能源。而像太阳能、水能、风能、海洋能均是自然界中能再生的能源,所以叫做可再生能源。
3．清洁能源或绿能源
低通滤波器设计一次能源中的煤、石油和核能等,在使用过程中会产生诸如“酸雨”“温室效应”“核污染”等环境污染问题,被认为是不清洁能源或非绿能源。清洁能源或绿能源是个相对概念,是指使用时不产生或少产生环境污染的能源,如太阳能、氢能、地热等地下能、潮汐等海洋能；风能等地面能。
