新能源_核能结课论文汇总

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南京理工大学

《新能源技术》课程报告

姓名学号:

学院(系):自动化学院

专业: 电气工程

题目: 受控核聚变的研究发展

组别第8组核能

任课教师

硕士导师

2015年6月16号

受控核聚变的研究发展

摘要:本文首先概述了受控核聚变能源的发展状况。接下来分析了受控核聚变的定义,以及当今受控核聚变的主要研究途径和面对的难题。磁约束核聚变和惯性约束核聚变是当今研究受控核聚变的两种主要研究途径。在磁约束核聚变中,本文首先讲解了该方式的原理。然后分析了托卡马克装置的工作原理。接着分析了我国磁约束核聚变的发展。在惯性约束核聚变中,首先讲解了该方式的基本原理。然后介绍了美国的NIF装置的发展状况,以及我国神光工程在约束核聚变中研究。人们研究核聚变的脚步依然在向前迈着,不久的将来一定能实现可控的核聚变。

关键词:受控核聚变;磁约束核聚变;惯性约束核聚变

Research and development of controlled nuclear fusion

ABSTRACT:This paper tells the development of controlled nuclear fusion energy at the first. Then it analyzes the definition and the main research methods and the problems of controlled nuclear fusion. Magnetic confinement fusion and inertial confinement fusion are two main research approaches in the study of controlled nuclear fusion. This paper explains the principle of magnetic confinement fusion firstly. Then it analysis the working principle of tokamak. It also analyzes the development of magnetic confinement nuclear fusion in China. In the inertial confinement fusion, the paper firstly explains the basic principle of the method. Then this paper introduces the development of the NIF device in American and SG engineering in nuclear fusion research in China. People still insist on the study of nuclear fusion, people will be able to achieve controlled nuclear fusion in the future.

KEYWORDS:controlled nuclear fusion; magnetic confinement fusion; inertial confinement fusion

1 引言

能源与生活息息相关。我们不得不承认,我们正面临着前所未有的能源危机。开发利用新能源已是迫在眉睫的任务了。当前,核能就是新能源开发中的一个重要主角。核能的来源有裂变和聚变。裂变已经广泛用于发电领域。全球的核电站已达到400多座。由于核聚变反应时需要极高的温度,因此核聚变的实现是一件十分复杂且非常困难的事情。对于核聚变发电,我们还有一段相当长的距离要走。但是核聚变和核裂变比较有两个重大的优点:一是核聚变不会产生长期和高水平的核辐射,不会留下核废料,二是地球上蕴藏的核聚变原料比核裂变的原料要多的多。按目前世界的能量消耗,地球上蕴藏的核聚变能量,可以让全球使用100亿年。

现在,我们还面临着如何控制核聚变的过程和如何将热量引出来进行发电的难题。一旦解决这些复杂的技术问题,整个世界的能源问题将将得到彻底的解决。正因为核聚变有着长远的意义,世界发达国家不断地投入大量的人力,物力和财力对它进行研究开发。

2 受控核聚变的发展背景

核聚变释放着巨大的能量,从20世纪50年代开始,人们就没有停止它的研究。利用核聚变制造氢弹不是人类的最终目的,和平利用核聚变才是长远的目的。

2.1 核聚变反应

核聚变是指利用质量小的原子,如氢的同位素氘和氚,在一定的条件下(如超高温和高压)发生的原子核的相互聚合作用,生成新的重原子核的反应。它的中间过程中,发生了质量亏损,由爱因斯坦的质能方程,可以得知反应中存在着能量的释放。太阳释放的能量,就

是通过大量的轻核聚变产生的,并且以光的形式向外释放。反应如图1所示。

图 1 核聚变反应 采用氘和氚发生核聚变反应时,其反应的方程式如下: MeV n He T D 6.171

042++→+

从这个反应方程式可以看出,反应物的质量大于生成物的质量。中间过程发生了质量亏损,这些亏损的质量转化为17.6MeV 能量。地球上氘的含量极为丰富,1L 的水中就含有0.03克的氘。地球拥有13亿8600万立方千米的水资源,蕴藏着J 311047.11? 的能量。这些能

量足够我们使用百亿年。 2.2 受控核聚变 氢弹的爆炸主要就是核聚变。但是它是利用原子弹爆炸时,产生的高温高压环境,使它里面的氘和氚发生了核聚变反应,释放了巨大的能量。但是这种瞬间的爆炸性能量是无法控制的。如果我们能对聚变时放出的能量加以控制,把它作为社会生产和人类生活用的能量,我们就实现了受控核聚变。在《蜘蛛侠2》中章鱼博士所使用的能源,就是受控核聚变。 2.2.1 受控核聚变的研究途径 从上世纪50年代到现在,人们倾注了大量的精力来研究核聚变。现在我们仍然认为离实现受控核聚变发电还有相当长的路要走。科学家保守估计,我们要建成核聚变发电站,至少要等30年时间。在这研究的过程中,人们提出了各种各样的设想,建造的装置也是各种各样的。但是,从目前来看,我们对受控核聚变的研究途径主要分为两个大类:磁约束核聚变(magnetic confinement fusion , MCF )和惯性约束核聚变(inertial confinement fusion ,ICF )。本文将在第3节和第4节中对它们进行介绍和分析。但是,不管是MCF 和ICF ,它们都还只是实验用的装置。它们离真正的经济应用,还是有相当长的距离。里面还有各种技术难题要解决。 2.2.3 实现受控核聚变的难题

氘核和氚核都带正电荷,正常状态下,它们是互相排斥的。因此要想把这两个带正电的原子核聚合起来,需要用很大的能量才能使它们克服相互之间的斥力。当把聚变的核原料加热到很高的温度时(1亿度左右),氘和氚有着足够大的动能。但这样还只是提供了碰撞的

速度,还应该对核原料进行约束,使它们达到

足够高的密度。这样就可以使氘和氚有了足够

大可能进行碰撞发生聚变。这就是实现氘核和氚核聚合的方法。

从上面对聚变发生的条件进行分析,可以发现实现受控核聚变是相当困难的。下面本文

将讨论受控核聚变面对的难题: 1)等离子体的约束问题。聚变的核原料经过高温高压处理后,形成了等离子体。由于等离子体是一个高度复杂的多体系统,其中不仅有电磁相互作用,各种波粒相互作用,同时还

有非线性的湍流问题。图2展示了等离子体内部结构的复杂性。要想掌握这些等离子体的规律,需要大量的人力,物力和财力。

图 2 物质的四种状态 2)点火问题和材料问题。要想启动核聚变反应,需要1亿度的高温环境。核聚变发生后,

通过控制,它自身产生的能量可以维持反应的进行。首先,怎么样产生1亿度的高温,这已经是一个很难的技术问题。另一个就是材料问题,什么材料能经受得住1亿度的温度。在约束等离子体时,需要强大的磁场。强大的磁场是由高电流产生的,这就要求所用的导体为超导材料,目前还没有解决高温超导材料的问题。图3列出了高温超导体材料的研究,现在高温超导体材料的最高临界温度为165K ,还是很低。

图 3 高温超导材料发展

3)中子的辐射问题。氘和氚发生核聚变时,会产生大量的中子。材料被中子辐射后,就会产生辐射问题。而且这些中子会损坏反应堆材料。这是必须考虑的辐射屏蔽问题。

上面是受控核聚变面对的3个大难题,当然,受控核聚变面临的技术问题还不止这些。 3 磁约束核聚变

磁约束核聚变的大致过程为: 首先,在处于热核反应的超高温度下,氘,氚等轻原子核和它们的自由电子形成了等离子体。然后再利用特殊形态的磁场将高温等离子体进行约束和压缩,使它们达到受控核聚变的点火条件,实现连续的核聚变反应。点火条件是指:

1)反应堆的温度高于K 810;

2)等离子体的密度要大于20

10个每立方米;

3)约束的时间要大于1s ;

通过磁约束核聚变实现受控核聚变,是目前为止,人们投入最多,研究最深入的一种核聚变途径。其中,托卡马克装置就是磁约束核聚变中的一个重要角色。 3.1 托卡马克装置

托卡马克(Tokamak )是前苏联的库尔恰托夫研究所的科学家阿莫维奇等人在上世纪50年代发明的。它是一种利用磁约束实现受控核聚变的环形容器。它的名字是由4个单词的首2位字母组成,即环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnet)、线圈(kotushka)。经过了60多年的努力,利用托卡马克进行可控的核聚变,是可行的。但是它的相关的结果都是以断脉冲的形式产生的,与实际生活中连续运行还

是有较大的差距。现在,超导技术已经应用在了托卡马克的线圈上了,这是受控核聚变的一个重大突破。目前,建造超导装置进行核聚变的研究已成为国际的一股热潮。 3.1.1 托卡马克装置的工作原理

图4 托卡马克装置示意图

图 5 托卡马克装置的实物图

从4和图5,可以看出,托卡马克装置的主体由2部分组成,即磁场系统和真空系统。

磁场系统有2个主要的作用。纵场线圈的主要作用是用来产生强大的纵向磁场,将加热后的等离子体约束在真空管里面,使之能发生碰撞,进而发生核聚变反应。

聚变的第一步就是要使原料处于等离子态,等离子态是物质的第四态。这种形态下的物质是一种充分电离的。它的整体呈电中性。在等离子体中,由于高温,它的电子已经拥有足够的动能来摆脱原子核的束缚。这时,原子核完全暴露,为原子核的碰撞准备了条件。当等离子体被加热到几千万甚至几亿度时,原子核之间就可以摆脱斥力,聚合在一起,形成聚变反应。如果这时还有足够的密度和足够的热能,那么这种反应就可以稳定地持续运行下去。常用的加热系统如下:

1)欧姆加热。磁场的变化产生感应电动势,从而在等离子体里面生成电流。等离子体本身有电阻,会发生欧姆加热。其道理和电阻元件一样。

2)微波加热。向托卡马克内发射电磁波,利用电磁波来加热等离子体。该原理和我们家用的电磁微波炉很像。

3)中性束加热。中性束加热实际上是一个能量的传递过程,向托卡马克装置内注入高能的粒子,然后高能的粒子将它的能量传递给等离子体,实现了加热。这种加热方式要先用加速器对粒子进行加速,因此成本比较高。

真空系统。真空室就是指那个环形容器。真空室的墙壁一般是用薄壁不锈钢做成。这不但要考虑足够的机械强度,还必须有一定的缝隙,以保证磁场的渗透。抽气系统一般采用了涡轮分子泵。这种设备可以将真空室的压强为

Pa 610 以下的超真空。

3.2 我国磁约束核聚变的发展

从上世纪50年代,我国就进行了核聚变的研究,主要集中在西南物理研究院和中科院等离子体物理研究所。1984年,我国的环流一号投入运行。1994年,我国研制出了HT-7超导托卡马克,标志着我国成为了世界上第四个拥有超导托卡马克的国家。2005年,我国完成了首届首个非圆截面托卡马克装置——EAST 实验装置。随后,在2006年,我国对EAST 实现

了第一点火,这在当时,是前所未有的成就。

图 6 我国的EAST 装置

2012年2月,EAST 拥有了第一套中性束注入器(NBI )——兆瓦级强流离子源的大功率离子束,并获得引出实验成功,标志着EAST 升级为EAST-NBI 。

3.3 ITER 计划

国际热核聚变实验堆计划简称ITER 计划。该提议起源于1985年,在1988年进行了设计工作。在2001年时完成了工程的设计,此时已经耗资15亿美元。为了我国能源的长远考虑,我国政府坚持参与ITER 计划。在2003年时,我国决定正式参与ITER 计划谈判。现在ITER 计划中有7个成员国,即中国,欧盟,韩国,俄罗斯,日本,印度和美国。在1998年时,评估ITER 建设的总投资为50亿美元

图 7 ITER 示意图

如图7所示,ITER 计划中的反应堆装置就是一个大型的托卡马克装置。ITER 装置不仅反映了各国在聚变能研究领域的最新成果,而且综合了当今世界的顶尖技术,如:中能高流强加速器技术,超导技术,连续、大功率毫米波技术,复杂的控制技术等等。 4 惯性约束核聚变

惯性约束核聚变是在上世纪60年代提出来的。这种核聚变技术利用了激光,使得包含氘和氚的燃料球达到反应的温度,并让它进行压缩,从而达到了点火的条件,使得获得的能量增益的过程。

4.1

惯性约束核聚变的原理

图8 惯性约束核聚变

如图8所示,燃料球是惯性约束的主要部件。球壳材料可以是金属或玻璃等材料。小球内装有氘和氚气体。惯性约束的原理如下:

1)用激光或粒子束均匀的照射燃料球,这是球外壳的表面会吸收能量而向外蒸发。

2)根据牛顿第三定律,作用力和反作用力

的关系。球面内层就会受到反作用力的作用,向内挤压。这时,里面的气体不但压力在增大,气体里面的温度也在不断的升高。

3)随着激光的不断照射,燃料在不断的向中心挤压。若小球照射前的半径为R1,压缩到最后时的半径为R2,则压缩比为R1/R2。

4)R1/R2这一个比值可以达到30左右。温度也可以达到很高。当温度达到点火的温度时,则小球内的混合气体就会发生爆炸。

这个爆炸过程时间很短,只有几个皮秒,每秒钟有三个以上这样的爆炸,并且可以连续不断的下去。则它们发出来的能量就相当于百万千瓦级的发电站。

4.2 惯性约束核聚变面临的技术难题

为何今天还是没有利用这种技术来建造发电站呢?下面本文将分析其中的原因。

1)无论用的是激光束还是粒子束,它们的功率都还没有达到建造发电站时所需要的功率,还差个几十倍。

2)照射方面的问题。激光必须均匀的照射,燃料球本身也必须均匀的照射,它的光洁度也必须很好。这些环节一旦出现技术问题,将会导致压缩不均匀,爆炸率不高。

3)爆炸方法的改良。中心爆炸点火的方法不一定是最好的方案。是否还存更好更经济的方案。很多国家都在努力的研究和探索最优的点火方法。

4.3 美国的NIF装置

美国的国家点火装置于1997年开始建造,由于诸多政权和严重超出预算,使它原本计划5年完成的项目,直到2009年2月才大致完成。图9为建设中的NIF。从图中,我们还是能看到很多供激光计进入的孔。

图9 建设中的NIF

整套NIF装置,有6000种不同的高科技设备。光建造的厂房就长达一公里。图6中的设备目的是让192台激光装置在10亿分1秒内同时发射激光并集中在铅笔头大小的燃料球上。如图10所示,就是NIF装置中的燃料球。允许的误差不能大于30ps,要想达到如此之高的精度,6000多种设备的制造和安装至关重要。所有的设备制造都几乎要接近完美。由此可以想象,NIF消耗的资金肯定是巨大的,据官方公布,NIF到目前已经消耗30.5亿美元。

图10 燃料球的安装

2012年7月5日,美国NIF成功实现了点火,输出的能量大于输入的能量,这是受控核聚变中具有里程碑意义的突破。但是可惜的是,由于种种的外界因素,NIF的研究转向了核武器的研究上了。

4.4 我国的神光工程

神光装置属于钕玻璃激光装置。它在世界激光装置排名中,排在第四位。我国很多物理实验的成果就是从它那里获得的。神光Ⅱ是我国进行惯性约束聚变、X光激光和材料在极高压状态下的参数测量等高科技领域中开展研究提供了不可替代实验手段,它是该领域的重要实验平台。神光-Ⅲ原型装置建设目标已圆满完成,它能达到“8束出光,脉冲-万焦耳”的水平。这些成就标志着我国成为继美、法后,第三个掌握新一代高功率激光驱动器技术的国家。同时,也使我国成为继美国之后,第二个具备独立研究、建设新一代高功率激光驱动器能力的国家

惯性约束聚变点火工程已经被确定为《国家中长期科学和技术发展规划》的十六项重大专项之一。神光系列装置研究的最终目标就是是实现我国自主的激光受控热核聚变“点火”。

图11 神光2号实验装置

5 总结

目前使用的化石能源,在100年的时间内,将会被我们消耗殆尽。人们正寻找着新的能源。其中核能就是其中的一个主角。如今已经实现了核裂变的商业化。但裂变的原料非常有限,核聚变的燃料可谓是取之不尽,用之不竭。为了实现聚变能源这个梦想,人们已经付出了70多年的努力了。

尽管实现受控核聚变是那么的艰难,但通过人们的不懈努力,已经取得了相当大的成果。相信在在不久的将来,我们一定能建造第一座真正意义上的核聚变发电站。

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聚合物太阳能电池及材料概述 摘要:近年来随着对能源的极大需求,太阳能电池市场显示出了可观的发展前景。而聚合物太阳能电池材料基于其合成工艺简单、易加工、易成膜及电池制作方便等优点,引起了广大学者的广泛关注。本文主要对聚合物太阳能电池及材料,以及聚合物太阳能电池原理和聚合方法进行了阐述,并对太阳能电池光电转换效率及相关材料的发展进行了展望。 关键词:聚合物;太阳能电池;光电转化效率 近年来,随着全球能源需求量的逐年增加及一次性能源的逐渐枯竭,人们把眼光投向了氢能、太阳能等可再生能源。而太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源,是未来最有希望的能源之一。同时,由于太阳能光伏发电具有安全可靠、无污染、制约少、故障率低、且维护简便等诸多优点,从而为人类大规模利用太阳能开辟了广阔的前景。而通过有效的现代技术,如真空镀膜、分子组装等技术所制备的柔性聚合物太阳能电池器件,成本低廉、合成工艺简单、容易加工和成膜、电池制作的结构可多样化。基于以上优点,聚合物太阳能电池材料的开发和研究引起了广大科学者的广泛关注。 1 聚合物太阳能电池工作原理 聚合物太阳能电池的基本工作原理与无机太阳能电池相似,概括的说是基于半导体异质结(p—n结) 或金属/半导体界面附近的光生伏特效应(Photovohaic Effect)。 具体过程为:在光照下,给体和受体分子被激发至各自的激发态,即电子从最高占有分子轨道(HOMO)激发到最低未占有分子轨道(LUMO),从而产生了电子一空穴对(激子)。然后,给体中的光生电子快速的转移至受体,同时受体中的光生空穴快速的转移至给体。这个转移过程在几个皮秒内完成,从而有效地阻止了光激发元的发光复合,导致了高效的电荷分离。这样,在外场作用下,电子和空穴分别向阳极和阴极迁移,运动形成了光电流。 2 聚合物太阳能电池材料 2.1 电子给体材料 常见的电子给体材料主要有聚对苯撑乙烯类(PPV)、聚芴类(PF)、聚噻吩类(PT)等。

新能源技术与可持续发展论文

新能源技术与可持续发展 摘要:本文主要通过现在全球环境的一步步恶化,进而启示着我们应该保护环境,而对环境产生重大影响的一个因素那就是能源。由于各国现在主要还是以石油和煤为主要能源,但由于这些能源是不可再生的能源并且对环境会产生一定的污染的。所以,我们现在应该提倡使用新型的能源,如风能、太阳能、海洋能等等。这些新型的能源都是可再生的并且对环境不会产生污染的,是可持续发展的。所以,发展这些新能源对保护环境以及可持续发展具有很重要的作用。 关键字:新能源环境和保护可持续 正文部分: 一、引言 自从人类进入工业时代以后,尤其是人类进入21世纪以来,信息技术的高速发展,同时也带动着经济的快速发展。经济的快速发展同时也带来了许许多多的环境问题,如温室效应所导致全球气候变暖,臭氧层空洞,酸雨等等一系列的环境问题。 为了保护我们人类所生存的环境,我们必须要认真地对待我们所面临的所有环境问题。然而导致我们环境问题的主要原因还是在能源发展这一方面。自从人类进入了信息时代以后,衣食住行不管是哪个方面都无时不刻的在消耗大量的能源,同时也带来了许许多多的环境问题,并且我们地球上的资源也是稀缺的。因此,我们人类也就面临了一个重要的问题,那就是如何保护我们的环境并使我们人类能够得到可持续发展。 要解决我们人类所面临的重大环境问题同时达到可持续发展,我们人类就必须发展新型能源。在目前的现状,发展新型能源已经成为了人类的主流。下面我们将介绍新型能源的发展概况和新型能源的发展前景。

二、新能源的发展概况 随着时代的发展,人类进入了信息时代,同时也面临着许许多多的困难。而环境问题与可持续发展成为了当今的主要问题之一。发展新能源已经已经受到了国际社会的高度重视,同时每个国家也出台了相关的政策,从而使我们利用可持续发展的技术不断地提高,下面我们来介绍几种新型的能源。 (一)风电 在经济高速发展的时代,由于中国主要还是以不可再生能源作为主要的能源,所以中国同时也面临着能源危机。中国拥有这么多的人口,而我们拥有的不可再生能源却是非常贫乏的。所以,中国必须要寻找新型的能源来代替这些不可再生能源。在中国西部拥有大量的风能,所以中国可以开发西部的风能。下面我们将介绍一下风能及其优势。 风能是太阳辐射下流动所形成的,目前,风能的主要利用形式就是利用风能发电。风能与其它不可再生的能源相比,具有明显的优势。如它分布广泛,是可再生能源,并且对环境不会产生污染。随着社会的发展,风电的技术也在不断地进步,应用规模也在不断地扩大,同时风电成本持续下降,经济性与常规能源已十分接近。这样,就使很多国家能够广泛的开发新能源。因此,我国应对西部进行大开发,发展我国西部的能源,从而解决我国的能源危机,提过我国的综合实力。 (二)太阳能 我们生活在地球上,我们的地球每天都在接受着太阳的照射,同时也给我们的地球送来了无穷无尽的能源。在我们现在这个高速发展的信息时代,同时各国都面临着能源短缺的时代,能源的多少无疑代表着一个国家的综合实力。因此,我们国家要想发展起来就必须充分利用太阳每天照射到我们地球上的能源。下面我们将介绍一下太阳能以及其应用。 太阳能是指太阳光辐射的能量,由于太阳能是太阳光辐射的能量,所以,太阳能具备了许许多多的优点,如太阳能清洁环保,无任何污染,利用价值高,且太阳能不会存在短缺的问题,是可持续发展的新型能源。目前,不管是国际还是国内都有很多的利用太阳能的方式。如植物能够利用太阳能进行光合作用,所以我们人类也能够模仿植物,进而大量合成人类需要的有机物。其次,就是太阳能光伏,它主要就是利用光伏板组件暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置的一种获得太阳能的方法。还有一些利用太阳能的方法就是太阳能热发电,以及太阳能热水器和太阳房等热利用方式。随着科学技术的高速发展,太阳能也必将被每个国家普遍使用。 (三)海洋能 虽然我国的陆地面积比较大,但和全球的陆地面积相比却是非常少,和整个地球的海洋面积相比更是不值一提。众所周知,地球上的海洋面积占了全球的百分之七十一,所以我们应该充分的利用我们海洋能。海洋能是指蕴藏于海水中的各种可再生能源,包括潮汐能、海水

绿色化学的发展与前景

绿色化学的发展与前景 摘要:随着社会的发展,化学产业迅速发展,不断推动着人类社会的进步,同时,也给环境带来了极大的负担,威胁着人们的健康和赖以生存的自然环境。然而污染防治虽卓有成效,但仍以治理为主,效果有限且费用昂贵,因此,绿色化学的出现极好地适应了发展趋势,将为社会的进一步发展和化学学科新的飞跃发挥巨大的作用。 关键词:绿色化学清洁生产环境污染 The development of Green Chemistry and Engineering Abstract: Accompanied with the development of the society, the chemistry industry is also developing quickly. As a result, it pushes forward the advance of society. However, meanwhile, it brings great burdens on the environment, which threat the health of man and the nature. Although the preventions of pollution are fruitful, we still mainly depend on treatments after pollution, it works out to a certain extent, and it really costs a lot. So, that’s why Green Chemistry, which fits the tendency of environmental protection well, is greatly welcomed. It will make efforts for the further development of the society and chemistry. Key words: Green Chemistry, Cleaner Production, Environmental pollution 随着21世纪的到来, 人类生产生活与化学越来越密不可分。化学科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步起了决定性的作用。目前, 化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域, 达到人人、事事、处处都离不开化学及其制品的程度。 然而,另一方面, 随着化学品的大量生产和广泛应用, 给人类本来绿色平和的生态环境带来了极大的破坏,威胁着人们的健康, 以及人类赖以生存的自然环境的可持续发展。工厂向大气中排放大量酸性物质,造成雨水被大气中存在的酸性气体污染,pH<5.6,达到酸雨的标准,致使许多建筑物、植物、以及人文自然 CO浓度大景观遭到严重破坏;而在生产过程中的大量有机物燃烧,致使空气中 2 幅升高,造成温室效应,使地球生态环境遭威胁;大量氯氟烷烃(如制冷剂、发泡剂、清洗剂等)的生产和使用使臭氧层出现明显的空洞,易使人发生皮肤癌、白内障等疾病,也会削弱人的免疫力,与此同时,对生态环境的影响也显著,会使农作物减产且品质下降,渔业产量下降以及森林被破坏。。。还有黑色的污水、黄色的烟尘、五颜六色的废渣和看不见的无色毒物。

绿色化学论文

华南理工大学材料科学与工程学院2010级本科生“Introduction to Green Chemistry”课程报告 学生班级:10级材料创新班学生姓名:李智豪成绩: 题目:Expound How to Approach the Goal of Risk Reduction via the Analysis of Examples Involving Green Chemistry 报告时间:Friday, Nov. 23, 2012 完成者:李智豪 绿色农药化学 摘要绿色化学是从根本上消除环境污染的必由之路。由于某些传统农药是引起环境污染的一个重要因素,因而对农药化学中的绿色化学进行研究和推广,具有非常重要的意义。本文应用绿色化学原理 对农药化学中的一些绿色化学方法和技术作了简单介绍 关键词农药化学;绿色化学;环境污染 农药化学是化学与农药学、生物学交叉形成的学科,它研究农药的设计、合成、分析、构效关系、降解代谢等有关化学的问题。它研究的主要内容是吸取近代生物化学和分子生物学等的最新成就,用化学物质来影响、控制和调整各种有害生物(包括植物动物微生物)的生长、发育、繁殖等生命过程,在保障人类健康和合理的生态平衡前提下,使有益生物得到有效的保护,有害生物得到有效的控制,以促使农业现代化向更高层次发展[1]。由于一些传统农药往往是引起环境污染的一个重要因素,因而对农药化学中的绿色化学进行研究和推广具有非常重要的意义。首先可以最大限度地减少在农药研制过程中对人与环境的有害影响;其次,通过绿色技术可以制得具有高效、高选择性、低毒、低残留等特性的绿色化学农药,从而使化学农药获得可持续发展。 1. 农药设计中的绿色化学 农药的研制一般要经过设计、合成、生物活性测试、工业化生产等环节,其关键在于设计过程,因为它是整个农药开发过程的基础和灵魂,设计时必须同时考虑合成、降解、代谢、经济效益等。因此,科学合理地设计目标分子,既保证了农药具有高效、低毒、低残留等特点,又有利于农药的合成和生产。合理设计的方法主要有以下几种: 1.1置换等电排原子 等电排置换是设计更加安全的化学农药的有效方法之一。硅是自然界存量丰富、价格

新能源与新材料产业发展现状与工作设想某

新能源与新材料产业发展现状 及工作设想 新能源与新材料产业部

目录 一、新区新能源与新材料产业发展现状 (3) (一)新能源与新材料产业基础 (3) (二)新能源与新材料产业布局 (11) (三)项目推进情况和重点推进项目的落地选址 (12) 二、新能源与新材料产业初步认识 (15) (一)新能源与新材料概念的界定 (15) (二)新能源产业发展现状 (16) (三)新材料产业发展现状 (19) (四)新区产业发展优势 (20) 三、工作设想 (22) (一)新能源与新材料产业定位 (22) (二)新能源与新材料产业发展重点 (22) 1、总部类 (24) 2、研发类 (25) 3、产业链关键环节的重点企业 (27) 4、光伏建筑一体化应用 (29) (三)打造产业集群 (30) 1、光伏太阳能装备制造示基地 (31) 2、光电建筑应用示区 (31) (四)产业发展建议 (31) 1、对于新能源与新材料产业认识的前瞻性 (31) 2、对于新能源与新材料产业促进的扶持性 (32) 3、明确产业发展的基础空间 (32) 4、加强分布式太阳能发电应用的规划工作 (33)

新能源与新材料产业发展现状及工作设想一、新区新能源与新材料产业发展现状 (一)新能源与新材料产业基础 根据统计,目前新区现有新能源与新材料企业74家,其兴区相关企业32家(见表1),开发区相关企业42家,初步形成了风力发电(见表2)、燃料电池(见表3)、太阳能光伏(见表4)、环保设备(见表5)四大领域。新能源与新材料产业实现工业产值34亿元和90亿元,占大兴区工业总产值的7.8%,税收的5.7%。占开发区工业总产值的4.5%,税收的2.1%。 开发区从1992年建区以来一直坚持高端发展定位,2009年万元GDP能耗为0.16吨标煤,远低于全国国家级开发区和市的平均水平。先后成为国家工业节水示园区、ISO14000国家环境管理示区、国家太阳能光伏产业集中应用示园。 从目前已入区企业的运营情况来看,新能源与新材料产业科技含量高、资金投入大、与相关产业的融合度高,对技术突破和经济发展带动明显。新区已经具备一定的产业基础,风电、光伏等产业链集群雏形初步显现。

新能源技术结课论文

学号09700220 新能源技术结课论文 太阳能在建筑中的利用和发展 学生姓名谷庆达 班级09电信2班 系别电子信息工程系 成绩 2011年5月16日

太阳能在建筑中的利用和发展 摘要:太阳能作为一种取之不尽的新型环保能源已成为世界各国世界上能源探究工作中的一个重要课题。是我国在经济目前状况下采取的较为简单、经济、环保、可靠的建筑采暖及供热节能办法。本文总结了太阳能在民用建筑中的利用并对今后的开发和利用提出了一些见解。 关键词:太阳能新能源太阳能采暖太阳能建筑 (一)主动式太阳能采暖 主动式太阳能采暖主要是通过集热装置来吸收太阳能并由热媒将所吸收的热量送入储热装置并加以利用。它对太阳能的利用效率较高,不仅可以供暖、供给热水,还能用于制冷等方面,但存在阴雨天气集热效率严重下降等缺点。近几年已在我国的城乡得到了广泛的推广和使用。 1.1太阳能热水器系统 在民用建筑中主要使用的是热度不高的热水,而将太阳能转化为温度不高的热水只要用简单的装置即可实现,因此被广泛采用。供给热水可以采取集中的方式,也可以用于单独的住宅中。集中供给热水,需要有一定物业投资,可以采取染油或燃气锅炉的作为辅助加热系统,可以取得显著的经济和社会效益,适用于人口较集中的城镇小区、宾馆等民用建筑。单独供给热水,设备简单,不需要专门

的管理人员,适用于城乡各类民用建筑。目前在我国市场上常见的太阳热水器按其集热装置的不同分为以下几类摘要: 1.1.1平板式热水器 由平板式太阳能集热装置和储热水箱组成,一般采用自然循环运行方式。热效率高,金属管板式结构、免维护、长寿命、性价比高。对于珠江流域等冬天不结冰的南方地区,选取用平板式太阳能集热器是非常合适的。平板型太阳能集热器的缺点是不抗冻。 1.1.2真空管热水器 由真空管太阳能集热装置和储热水箱构成,一般采用自然对流换热。真空集热管不但热损系数小,而且性价比也比热管、U型管等要高。对于长江、黄河流域冬天会结冰但冬天气温高于-20°C的地区,选用真空管太阳能集热器是比较合适的,既可以抗冻又具有较好的集热能力,但是真空管太阳能集热器的主要缺点是摘要:不承压、易结水垢、易爆裂。 1.1.3闷晒式热水器 是集集热和贮热为一体的整体式热水器,一般由二至三个涂黑的圆筒组成,维护方便,结构简单、造价低廉,缺点是夜间散热大,热水不能过夜使用且在冬季也不能使用。目前在中国的产量正在逐步的减少,但在农村有较大的应用面积。 1.1.4热管式热水器 由热管太阳能集热装置和储热水箱构成,一般采用自然对流换热。具在-40℃的低温状态下也不会冻裂,热管内介质工作压力低,即使

绿色化工在生产中的重要性

绿色化工在生产中的重要性 中北大学化学工程与工艺 化学工业的发展极大地推动了人类物质生产和生活的巨大进步从钢铁冶金、水泥陶瓷、酸碱肥料、塑料橡胶、合成纤维,直到医药、农药、日用化学品等行业无不与化学工业息息相关,并且为人类创造了大量的物质财富,可以说现代社会生活已完全离不开化学工业和化工产品。传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重,目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨~4亿吨,给环境造成危害,并威胁着人类的生存。化学在为人类创造财富的同时,给人类也带来了危难。而每一门科学的发展史上都充满着探索与进步,由于科学中的不确定性,化学家在研究过程中不可避免地会合成出未知性质的化合物,只有通过经过长期应用和研究才能熟知其性质,这时新物质可能已经对环境或人类生活造成了影响。传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重,目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨~4亿吨,给环境造成危害,并威胁着人类的生存。严峻的现实使得各国必须寻找一条不破坏环境,不危害人类生存的可持续发展的道路近年来,世界各国化学工业的发展在不断促进人类进步的同时,客观上也加剧了环境污染、温室效应等负面效应。一些著名的环境事件多与化学工业有关,诸如臭氧层空洞、白色污染、酸雨和水体富营养化,如2007年太湖蓝藻大面积暴发事件、2008年青岛浒苔暴发等。由于环境污染和资源匮乏等问题日趋严重,“可持续发展”成为21世纪经济和社会发展的重要战略,由此也催生了绿色化工的快速发展。 有识之士提出了绿色化学的号召,并立即得到了全世界的积极响应。绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头消除污染。绿色化学给化学家提出了一项新的挑战,国际上对此很重视。1996年,美国设立了“绿色化学挑战奖”,以表彰那些在绿色化学领域中做出杰出成就的企业和科学家。绿色化学将使化学工业改变面貌,为子孙后代造福。 绿色化工指的是在化工产品生产过程中,从工艺源头上就运用环保的理念,推行源消减、进行生产过程的优化集成,废物再利用与资源化,从而降低了成本与消耗,减少废弃物的排放和毒性,减少产品全生命周期对环境的不良影响。绿色化工的兴起,使化学工业环境污染的治理,由先污染后治理转向从源头上根治环境污染。

化学专业论文-浅谈绿色化学化工的发展

浅谈绿色化学化工的发展 摘要:对绿色化学化工的定义、原则、绿色度的定量化以及绿色化学研究中出现的“绿色非绿”等基本问题的发展及研究进展进行了综述。在此基础上,对绿色化学的基本原则是否需要做必要的补充、绿色化学是否应该单独成为一门学科,以及如何更加有效地定量描述和评价产品的绿色度(绿色化学)和制造过程的绿色度(绿色化工)等基本问题进行了探索和研究。研究结果认为:绿色化学的十二原则仍然是今后绿色化学化工研究的指导原则,但应增加设计并制备可回收并反复使用的物质,如催化剂、手性试剂等,以及使用过程强化及集成方法,改进原有化工工艺,以提高生产效率和减少能耗等两条原则;绿色化学应该成为一门独立的学科而加以深入的研究和发展;绿色化学中的绿色度是可以量化的,但要根据不同的目标选择合适的评价参数和方法;同时要特别注意研究和克服离子液体等绿色化学研究中出现的“绿色非绿”问题。 关键词:绿色化学;绿色化学化工;绿色度定量化;绿色非绿 Development and research on basic issues of green chemistry and chemical technology JI Hongbing1,SHE Yuanbin2 (1School of Chemical Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China; 2Institute of Green Chemistry and Ffine Cchemicals,Beijing University of Technology,Beijing 100022,China) Abstract:The paper firstly reviewsed the development and research progress ofn the basic issues,such as definition and principles of green chemistry and chemical technology as well as quantitative description of greenness extend and “non-green problems”in the research of green chemistry and chemical technology,and secondly exploresd and studiesd the questions,above issues based such as how to make a necessary complementarities theo present basic principles,i.e.,like the twelve principles,whether the green chemistry should be separated into an independent discipline or not,and how to describe and evaluate effectively the greenness extend of green products (green chemistry) and green processes (green chemical technology). In the view of our points, tThe twelve principles are consideredwould be still the guidinge principles to study green chemistry aftertime,but two new principles cshould be added,that is,design and manufacture of materials which could be reclaimed and used time after time,such as catalysts,chiral reagents etc.et. al,as well as improvement of former chemical engineering processes and techniquecs by using process intensification and integration etc.et. al.. Green chemistry and chemical technology should be as an independent discipline to beas that we can studiedinvestigate it more deeply. The greenness extend of products and processes could be quantitative described,but we must choose different parameters and methods must be chosen depending on different objectives. In the same time,we should pay more attention should be paid to studying and solvinge the problems of “non-green problems”,such as in research onf ionic liquids etc.et. al..

新能源论文

新能源的意义及开发现状 新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。 据估算,每年辐射到地球上的太阳能为17.8亿千瓦,其中可开发利用500~1000亿度。但因其分布很分散,目前能利用的甚微。地热能资源指陆地下5000米深度内的岩石和水体的总含热量。其中全球陆地部分3公里深度内、150℃以上的高温地热能资源为140万吨标准煤,目前一些国家已着手商业开发利用。世界风能的潜力约3500亿千瓦,因风力断续分散,难以经济地利用,今后输能储能技术如有重大改进,风力利用将会增加。海洋能包括潮汐能、波浪能、海水温差能等,理论储量十分可观。限于技术水平,现尚处于小规模研究阶段。当前由于新能源的利用技术尚不成熟,故只占世界所需总能量的很小部分,今后有很大发展前途。 联合国开发计划署把新能源分为以下三大类:大中型水电;新可再生能源,包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能(潮汐能)、传统生物质能等。下面分别对新能源做简单地介绍。 一、太阳能 太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。利用太阳能的方法主要有:太阳能电池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。现在很多公司已经开始着手利用太阳能,例如青岛凌鼎新能源有限公司就利用太阳能研发了太阳灶、太阳能烤箱、太阳灶反光膜、太阳能开水器等系列产品。太阳能清洁环保,无任何污染,利用价值高,太阳能更没有能源短缺这一说法,其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。 二、核能 核能是通过转化其质量从原子核释放的能量。核能的释放主要有三种形式:1.核裂变能:所谓核裂变能是通过一些重原子核的裂变释放出的能量。

能源与可持续发展论文

能源与可持续发展论文文件编码(008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256)

S H A N G H A I J I A O T O N G U N I V E R S I T Y 能源与可持续发展 ENERGY AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT 课程论文 THESIS OF CURRICULUM 论文题目:论我国新能源的发展 学生姓名: 杨诗婷 学生学号: 07 专业: 经济学类 指导教师: 李先令 学院(系) : 安泰经济与管理学院

目录

论我国新能源的发展 杨诗婷 F7 摘要 能源是人类藉以克服困难,维持生存的原动力,譬如太阳给我们光热,风吹动风车可以发电,燃烧汽油可用以推动汽车,使用瓦斯可以烹调、取暖,凡此种种如太阳、风、汽油、瓦斯等都是能源。而20世纪以来世界能源消费大幅增长,人均消费能源的多少,往往被看作一个国家贫富的标志。进五十年来世界经济的迅猛发展有赖于能源的大规模开发和利用。21 世纪,随着可持续性发展理念的日益深入人心,以及煤炭等常规能源直接燃烧所带来的负面效应如大气污染、酸雨和温室效应等的加剧,新能源越来越成为人们关注和研究的焦点。 本文将通过对新能源的简单介绍,对比世界与我国新能源的发展情况,从而分析我国新能源发展过程中存在的一些问题,进而提出我国新能源发展的未来战略和政治措施。 关键词:新能源,世界新能源,我国新能源,发展情况,问题,未来战略 引言 新能源又称非常规能源,是指传统能源之外的各种能源形式,又指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由

新能源与创新思维结课论文

创新开发和环保利用新能源 我是环工学院环境工程专业13级学生,由于专业原因想拓宽一下视野,了解一下新能源领域,故选择了“新能源与创新思维”这门学修课。 同时结合本学期我们开设的《环境保护与可持续发展》这门课程,对新能源也有了初步的了解与认知。 能源是是天然存在的,却对人类活动具有极其重要的使用价值和经济价值。尤其是世界进入工业时代以来,人类活动和社会发展与进步对能源的依赖性愈发的明显。但是由于能源的总量和分布等因素,严重制约和影响稳步和可持续发展。同时,能源也不是取之不尽,用之不竭的,其存在着以下的特点: (1)稀缺性,人类社会不断扩大的需求相对于有限的资源就产生了“稀缺性”这一固有特性,也是人类社会与自然资源关系的核心问题。 (2)整体性,各种资源相互联系、相互制约,构成了一个整体系统。 (3)地域性,自然资源空间分布的不均衡造成其他地域分布的差异,是稀缺性有了更强烈的表现,由此可能引起各种竞争与冲突。 所以我们的目光如果一味的锁定这些传统的能源,就会受到制约。所以,“新能源”为我们开启了另外一个能源领用世界。

现我就我国(新)能源的了解结合“新能源与创新思维”课程和我专业作如下的研究。 我国能源现状 中国是当今世界上最大的发展中国家,发展经济,摆脱贫困,是中国政府和中国人民在相当长一段时期内的主要任务。20世纪70年代末以来,中国作为世界上发展最快的发展中国家,经济社会发展取得了举世瞩目的辉煌成就,成功地开辟了中国特色社会主义道路,为世界的发展和繁荣作出了重大贡献。 中国是目前世界上第二位能源生产国和消费国。能源供应持续增长,为经济社会发展提供了重要的支撑。能源消费的快速增长,为世界能源市场创造了广阔的发展空间。中国已经成为世界能源市场不可或缺的重要组成部分,对维护全球能源安全,正在发挥着越来越重要的积极作用。中国政府正在以科学发展观为指导,加快发展现代能源产业,坚持节约资源和保护环境的基本国策,把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置,努力增强可持续发展能力,建设创新型国家,继续为世界经济发展和繁荣作出更大贡献。

绿色化学论文范文关于绿色化学的论文

绿色化学论文范文关于绿色化学的论文: 浅论“绿色”化学教育 摘要:在中学阶段进行绿色化学理念的教育,是培养具有绿色意识和环保能力的高素质人才的根本途径,也是解决环境问题的根本途径。本文提出了几点在中学化学教育过程中渗透实施绿色化学教育的设想,使更多的教育工作者投入这项工作,共同努力,使中学绿色化学教育成为可能。 关键词:绿色化学化学教育绿色化学教育 环境与发展问题,已成了当代世界共同面临的两难选择,成了对21世纪人类最严峻的挑战,人类不得不面临新的环境问题。为了从根本上预防和治理环境污染,必须依靠近年在国际上引起极大关注的化学领域——绿色化学(Green Chemisty)。 一、“绿色化学”的提出和内涵 “绿色化学”这个名称最早出现在美国环保局的官方文件中,以突出化学对环境的友好。1995年,美国总统克林顿、副总统戈尔专设了“总统绿色化学挑战奖”,以推动社会各界进行化学污染预防和工业生态学研究,鼓励支持重大的创造性的科学技术突破,从根本上减少乃至杜绝化学污染源。由于上述原因,使得“绿色化学”这个名称广为传播。 “绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%(原子经济性)。原子的利用率越高,意味着生产过程中废物的排放量越少,对环境的影响也越小。 把绿色化学融合于中学课程教材改革和课堂教学改革之中,便绿色化学成为中学化学教育的一个重要的组成部分,这是中学化学教育的崭新课题。 二、“绿色化学”在中学化学中的渗透 1、立足课堂,渗透绿色知识。 化学课堂是教学的主阵地,也是向学生传授环保知识的好场所。而绿色化学要求与环境教育宗旨是高度一致的。在实施环境教育过程中,要向学生阐明绿色化学的观点、要求,使他们树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感。化学教师要充分挖掘和利用教材中的环保知识内容,采取渗透的方式,在介绍某种物质或操作方法时自然地引入相关的环保知识,让学生增长环保知识。如讲二氧化硫时,我就向学生说明它是一种主要的大气污染物,它和氮氧化合物都是形成酸雨的主要物质,空气中二氧化硫70%来源于工业燃料,12%来源于工业燃油,其余则来源于生活燃煤等。它既直接危害人的身体健康,又可以导致水质酸化,水生动物减少或绝迹,树木、庄稼枯死,还能腐蚀建筑物和文物。最后让学生讨论:如何防止和减少SO2的污染。这样既增强了学生的环保意识,又调动了学生学习的积极性 2、立足实验,培养绿色习惯。 化学实验教学不仅可以使学生观察到用语言难以表达清楚的清晰的实验现象,增强直观的感性认识,而且能培养学生观察、描述、分析问题和解决问题的能力。但实验必定会涉及到有害、有毒的物质,从某种意义上讲学校中环境污染主要来源于化学实验。实验教学与绿色化学联系最为紧密,最为直接,在实验教学贯彻绿色化学思想是非常必要的。 (1)、药品的贮存方法的规范化。如易挥发的液溴、浓硝酸、浓盐酸等用钟罩封闭贮存;

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