理论教育 能源发展历程-应用化学探索

能源发展历程-应用化学探索

时间:2023-10-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,已使用或正在开发的新能源形式有:太阳能、生物质能、核能、风能、地热能、海洋能和氢能等,这些新能源体量巨大、可再生、无或低污染,极有可能成为未来能源的发展方向。氢能也是21世纪的理想新能源,其作为燃料,热值不仅很高且对环境友好。氢能一般蕴藏在海水中,故氢能蕴藏量极为丰富,可通过从海水中提炼出氢气来得到氢能。

能源发展历程-应用化学探索

18世纪前期,柴草是人类的主要能源,既可用来做饭、取暖,亦可用来制陶与冶金等,至今仍有少数农牧民在利用这一古老的能源。18世纪后期,随着蒸汽机的出现,煤炭逐渐成为主要能源载体,广泛用于石油冶炼、机械制造交通运输与居民生活领域。煤通过汽化、液化、焦化处理,还可转化成优质液态或气体燃料,使用更广泛。二战后,石油、天然气等资源得到大规模应用,进一步拓宽了能源的使用范围。由石油提炼出的汽油柴油等可用作汽车轮船、飞机的内燃机燃料;天然气可用作生活能源。总之,现代生活中的衣、食、住、行均直接或间接地与石油产品有关。自20世纪50年代始,石油、天然气开采量剧增,到了60年代后期,煤炭在世界能源消费结构中的消费比例呈逐年下降趋势,而石油、天然气的消费比例则连年上涨并一直处于领先地位。由于我国煤炭资源丰富(居世界第三),而石油资源相对贫乏,所以目前我国在能源消费结构中仍以煤炭作为主要能源(约占70%)。为实现社会的可持续性发展,2014年底国务院颁布了《能源发展战略行动计划2014—2020》(简称《计划》),《计划》指出我国能源结构优化的路径是:降低煤炭消费比重,提高天然气消费比重,大力发展风电、太阳能地热能等可再生能源,安全发展核电。到2020年,非化石能源占一次能源消费比重达到15%,天然气比重达到10%以上,煤炭消费比重控制在62%以内,石油比重则为13%。

就全世界范围而言,由于煤和石油资源分布的不均匀性,在未来相当一段时期内煤与石油仍是能源的主力军,很难实现某种新能源能彻底替代石化能源的局面,仍将是多种能源形式并存、互补的格局。鉴于煤和石油资源的有限性,在倡导节约能源的同时,还要立足于各种新型能源形式的开发与研究。目前,已使用或正在开发的新能源形式有:太阳能、生物质能、核能、风能、地热能、海洋能和氢能等,这些新能源体量巨大、可再生、无或低污染,极有可能成为未来能源的发展方向。太阳能是地球上最根本的能源,每年太阳辐射至地球表面的能量总量为全世界消耗量的1.3万倍,因此太阳能可谓取之不尽、用之不竭,利用前景诱人。生物质能则蕴藏在植物微生物动物体内,而全球每年通过光合作用储存于植物体内的能量约为地球总能耗的17倍,因此有效利用该能源具有重大意义。柴草等直接燃烧虽能释放出生物质能,但热量利用率极低(不足25%),且污染环境;若将柴草等经加工处理转变成热值高的固态、液态和气态化合物,其生物质能利用率可得到极大提升。如生物质在密闭容器中经高温干馏可将原料分解成CO、H2、CH4等可燃气体;生物质在厌氧条件下可生成沼气(主要成分为CH4),沼气作为燃料不仅热值高,而且干净,目前亚洲一些国家的农家沼气池的建设和利用已颇具规模。氢能也是21世纪的理想新能源,其作为燃料,热值不仅很高且对环境友好(燃烧产物为H2O)。氢能一般蕴藏在海水中,故氢能蕴藏量极为丰富,可通过从海水中提炼出氢气来得到氢能。氢气不仅可在工业中应用(冶炼的还原剂),也可在民用(烹饪、交通工具等)中使用。(www.daowen.com)

总之,随着科学技术的不断进步,世界能源结构正向着多元化方向发展。相信随着人们的不懈努力,我们终会探索出更多价格低廉、储量丰富、使用便捷的理想清洁能源。

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