氢能的开发和利用0624
氢能源的开发及利用
氢能源的开发及利用一、引言随着人类对可持续发展的愈发关注，曾经远古时期存在的能源——氢能源，再度成为人们瞩目的焦点。
氢气作为一种绿色、清洁的化学能源，具有丰富的储量，可以从多种能源中产生，同时不会产生污染和温室气体的排放。
因此，氢能源被认为是解决全球能源供应危机及环境保护问题的最佳选择。
二、氢能源的开发1. 生产氢气生产氢气的方法很多，目前商业化程度较高的主要有三种：天然气重整、煤的气化和水电解制氢。
天然气重整法是目前用量最多的氢气生产法，具有高效、成本低，生产出的氢气纯度高等优点。
但这种方法会产生大量的二氧化碳，不利于环境保护。
煤的气化法具有储量丰富、生产成本较低等优点。
但由于其会使用大量能源，同时会排放大量的温室气体和有毒气体，因此在环境保护方面有很大的不足。
水电解制氢法相对来说更加环保，因为其仅需要水和电，不会产生有害气体的排放，且不会耗尽可再生能源的储量。
但是，它的生产成本较高，制氢效率不高等问题一直困扰着其发展。
2. 储藏由于氢气的密度极小，一般情况下，其储存可以采用液态、气态和固态等多种方式。
液态储氢具有存储密度高、体积小的优点，然而需要极低的温度和非常高的压力才能维持其状态，成本极高。
气态储氢由于存在大量的体积瓶颈问题，其应用非常有限。
固态储氢是近年来研究的新热点，其优点在于可以在室温下维持状态，不需要特殊的储存设施。
但由于当前技术水平较低，实现规模化应用还需要时间。
三、氢能源的利用1. 汽车工业汽车是目前工业社会中最主要的能源消耗行业之一。
因此，发展氢能源汽车已经成为许多国家支持的方向。
氢燃料汽车具有零污染排放，非常适合城市道路拥堵的情况。
目前全球范围内已经开始了氢燃料汽车的推广工作，一些汽车品牌也在不断推出氢气动力汽车。
2. 电力工业氢气可以输出和储备连续的可靠电源。
氢电池可以和太阳能电池板和风能电池板相结合，成为一个配套的、绿色的、可持续的电力生成系统。
这种系统即使在季节性的太阳能电池板不足以支持电力需求的时期，也可以确保可靠的电力供应。
新能源之氢能ppt课件
• 2004年2月，美国能源部出台了《氢态 势计划：综合研究、开发和示范计划》。
• 氢经济必须经历4个相互重叠、关联的阶 段： – 技术研发与示范(2000—2015年) – 前期市场渗透(2010—2025年) – 基础设施建设与投资(2015—2035年) – 氢经济实现(2025—2040年)
• 氢燃料电池工作原理：
• 氢燃料电池的应用：
•
把化学能直接转化为电能供机械应用
采 用 氢 燃 料 电 池 的 实 验 车
• 在旧金山召开的英特尔开发商论坛上， 千年电池公司向人们展示了一台运行原 型氢燃料电池的电脑。目前绝大多数笔 记本电脑在电池充满情况下可工作三到 四小时。
• 迄今，千年电池的 工作时间仅有三小 时，但是公司的开 发目标是将电池性 能提高到八小时。
• 但随后二十年间中东形势趋缓、原油价格 下跌，石油依旧成为交通运输业的首要选
择，因此对于氢经济发展的相关研究渐少。 直到1990年代末期气候变化（全球变暖 等）问题引起重视以后，氢能与氢经济又 再度成为世界各国研究的热点。
（1）美国氢经济发展战略：
• 美国在1990年就通过了氢能研究与发展、 示范法案。
因此利用常规能源生产的电能来大规模 的电解水制氢显然是不合算的。
• 热化学制氢
• 这种方法是通过外加高温热使水起化学 分解反应来获取氢气。
• 到目前为止虽有多种热化学制氢方法， 但总效率都不高，仅为20％～50％，而 且还有许多工艺问题需要解决。依靠这 种方法来大规模制氢还有待进一步研究。
氢能源的应用及其发展
氢能源的应用及其发展一、什么是氢能源1.氢能源介绍当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是所用的能源如石油、天然气、煤，石油气均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。
随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源、能源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。
氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。
氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。
它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油、天然气可以直接开采，今下几乎完全依靠化石燃料制取得到，如果能回收利用工程废氢，每年大约可以回收到大约1亿立方米。
2.氢能源的特点作为一种理想的新的合能体能源，它具有以下特点：-能量高。
除核燃料外，氢的发热值是目前所有燃料中最高的，是汽油的3倍。
氢的高能，使氢成为推进航天器的重要燃料之一；-氢本身无毒，燃烧产物是水，无污染，且能循环使用；-氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快；-利用形式多，可以气态、液态或固态金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。
-耗损少：可以取消远距离高压输电，代以远近距离管道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减小；-利用率高：氢取消了内燃机噪声源和能源污染隐患，利用率高；-运输方便：氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有效载荷，这样可以降低运输成本从全程效益考虑社会总效益优于其他能源。
因此，可以说氢能是最理想的、完美的能源。
氢能作为一种高效、清洁、可持续的“无碳”能源已得到世界各国的普遍关注。
发展氢经济是人类摆脱对化石能源的依赖、保障能源安全的永久性战略选择。
二、氢能源的利用2001 年，在一个由联合国发展计划署发起的论坛上，皇家荷兰壳牌公司的主席菲尔·瓦特说：“石油和天然气是最重要的矿物燃料，它们曾经把整个世界推进了工业时代，但 21 世纪它们将为以氢经济为基础的能源新制度革命让出发展空间。
高一化学教案：氢能的开发与利用学案
高一化学教案：氢能的开发与利用学案
【摘要】鉴于大家对十分关注，小编在此为大家搜集整理了此文“高一化学教案：氢能的开发与利用学案”，供大家参考!
本文题目：高一化学教案：氢能的开发与利用学案
第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用
氢能的开发与利用
【我思我学】
想一想：
1.用传统的煤、石油、天然气作为燃料，其主要缺点是什幺?国际上认为“氢能源将是21 世纪中后期最理想的能源”。
你怎幺理解这一说法?
2.在生活和实际生产中大量应用氢能源，首先要解决哪些问题?
3.什幺是储氢材料?
查一查：。
氢能的开发利用
氢能的开发与利用摘要伴随21世纪的到来，世界各国都面临着亟待解决的能源问题。
氢能是高效清洁环保型新能源，当前在世界范围内氢能源研究开发十分活跃，在我国发展氢能源具有重要的战略意义。
文章总结了氢能源的生产现状和未来的发展趋势，详述了氢能源制备和存储所面临的问题，提出了关于氢能源未来发展趋势的一些见解。
关键词氢能源生物制氢储氢材料Abstract Along with the coming of the 21st century，every country of the world encountered with the problem of energy requirement．Hydrogen is a best kind of new green energy with high calorific value．Its development has very important denotation of strategy in our country．Essay summarizes the status of research hydrogen energy and write up two questions we facing during the produce and storage of hydrogen energy.At last show some views about developing of hydrogen energy.Keywords hydrogen energy hydrogen produced using living things hydrogen storage materials1. 引言面对当前石油危机，世界各国都高度重视，都在千方百计地寻找对策，有的不断地加大石油天然气开发；有的大力发展太阳能和风能；有的不断加大对绿色再生资源的开发利用；有的不惜耗费巨资进行煤变油，以应对石油短缺和恐慌。
非常规能源开发与利用的新技术
非常规能源开发与利用的新技术能源是人类社会发展的基础，是支撑社会生产和生活的重要因素。
但是传统能源的使用对环境造成了极大的破坏，对人类的生存和发展产生了很大的威胁。
为了推动可持续能源发展，开发和利用非常规能源已成为当前各国的发展趋势。
本文将介绍几种非常规能源的开发和利用新技术。
1. 地热能利用技术地热能是指地球深部含有的热能，其温度高于地表常规气体或水的温度。
地热能是一种可以可持续利用的非常规能源。
地热供热和发电是目前最主要的利用方式，在地震和火山活动频繁的地区尤其受到重视。
利用地热能进行发电时，主要有超临界二氧化碳重复回收技术、地热二联循环发电技术、地热卡伦循环发电技术等。
超临界二氧化碳发电技术是目前应用较多的一种技术。
它采用二氧化碳作为工质，将地下热水提升至工作状态所需的温度和压力，达到使工质具有极高密度的目的。
这样，工质在旋转喷嘴内转动，涡轮旋转带动发电机转子转动，发电发电的同时，还有二氧化碳的冷却回收。
其优点是无污染、高效率、稳定性好、可持续利用性强。
2. 生物质能利用技术生物质是指由植物、动物等生物体通过光合作用或食物链等形式所形成的有机物，广义上包括木材、秸秆、麦草、芦苇、糠秕、动物粪便等。
近年来，生物质能的利用已成为重要的可再生能源之一。
生物质能发电技术主要包括：直接燃烧、生物质气化、焚烧发电、有机废物分解发电等。
其中，生物质气化技术是最有潜力的一种技术。
生物质气化技术是将生物质转化为气体燃料，再通过燃烧和发电实现能源利用。
生物质气化技术具有低污染、可再生、效率高、灵活性强等特点，然而，该技术目前仍存在设备复杂、操纵难度大、技术成本高等问题，需要更多的技术和经济支持来推进其发展。
3. 氢能利用技术氢能是一种广泛适用的清洁能源，它的燃烧产生的唯一副产品是水。
因此，氢燃料可以减少或消除二氧化碳、氮氧化物和颗粒物的排放，实现以极为环保的方式进行能源转换。
目前，氢燃料电池车已成为新能源发展的热点之一。
氢能源的开发与利用
氢能源的开发与利用氢能源汽车氢能是一种二次能源，它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采、几乎完全依靠化石燃料。
随着石化燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。
氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。
氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。
作为一种理想的新的合能体能源，它具有以下特点：l、重量最轻的元素。
标准状态下，密度为0.8999g/l，－252.7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢可变为金属氢。
2、导热性最好的气体，比大多数气体的导热系数高出10倍。
3、自然界存在最普遍的元素。
据估计它构成了宇宙质量的75％，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。
据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。
4、除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。
5、燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。
6、无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁滁生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。
产物水无腐蚀性，对设备无损。
7、利用形式多。
既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。
8、可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。
9、可以取消远距离高压输电，代以远近距离管道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减小。
氢能与燃料电池产业概论 第一章 氢能概论
第一章 氢 能 概 论
2023年
01 氢能的特点
目录
CONTENTS
02 氢能的综合开发与利用 03 氢能对实现“双碳”目标的作用与价值 04 氢能全产业链图谱
05 国内外氢能产业发展现状
氢能与燃料电池产业概论
01 氢 能 的 特 点
氢能与燃料电池产业概论
氢能的特点
氢（英文名称：Hydrogen）是一种化学元素，符号为 H，在元素周期表中位于第一位，其原子质量为1.00794u，是 最轻的元素，也是宇宙中含量最多的元素，大约占据宇宙质量 的75%。常温常压下，氢通常的单质形态是氢气（H2），表现 为无色透明、无味无臭，是一种双原子分子气体，也是所有气 体中密度最小的气体。在超低温(-253℃)高压条件下，氢气转 变成无色无味透明的液体，称为液氢；当温度低至-259.1℃ 时，可变成白色雪花状的固体，称为固氢。
3、来源丰富：氢可从水、化石能源等多种含氢元素的物质中制取。例如可通过煤炭、石油、天然气/页岩 气等化石能源重整制取，焦炉煤气、氯碱化工、丙烷脱氢等工业副产氢提纯制取，甲醇、氨等化工原料分解制 取，水电解制取，生物质气化制取等。
4、可储存运输：相比另一种能源载体电力，氢形态多样，可以以气态、液态、固态的形式，通过不同的储 存技术和运输方式，将氢气储存并运输到有需求的地区；在需要使用时，可通过燃料反应或燃料电池反应，分 别将氢能转化为热量或直接转化为电能。
氢能与燃料电池产业概论
氢能的综合开发与利用
1、全产业链统筹发展。 氢能产业链包括上游的制氢、储运、加注环节，中游的燃料电池及其核心零部件，以及下游的应用环节， 涵盖了氢能供给端及燃料电池的应用端。目前，我国在氢能的许多环节已经实现自主化生产。
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(3)绿色植物光合作用的效能是_____________________________.
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解析：(1)纤维素在催化剂存在下水解生成葡萄糖，进一步发酵 生成乙醇，同时放出CO2。
(2)设1 000 g秸秆制得的乙醇燃料燃烧产生的热量为x，与标准状 况下的体积为y的甲烷完全燃烧产生的热量相当。
(C6H10O5)n～2nC2H5OH～1 367 kJ×2n 162n g 2 734n kJ 1 000×50%×80% g x 列比例式，解得：x＝6 750.6 kJ。
CH4 ～ 890 kJ 22．4 L 890 kJ y 6 750.6 kJ 列比例式，解得：y＝170 L。
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核心解读———————————————————
一、氢气作为新能源有以下特点： 1．氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的 75%，除了广泛存在于星体和星际的气体中外，还主要以化合物的形态 贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全 部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9 000倍。 2．除核燃料外氢气的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物 燃料中最高的，为142 351 kJ/kg，是汽油发热值的3倍多。 3．氢气燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围， 燃烧速率快。
答案：太阳能、风能、潮汐能、地热能以及培养能将水分解成 氢气的细菌等。
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点拨：最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能以 及来自地球内部的能量如地热能、核能等，还有来自天体的引力能如潮 汐能等。这些新能源的特点是资源丰富，而且有些可以再生，为再生能 源，对环境没有污染或污染少。
第2课时 生物质能的利用 氢能的开发和利用
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课标定位：①简单了解生物质能、氢能利用的现状。②认识开 发、利用高能、清洁能源的重要性和迫切性。
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填一填·知识清单——————————————— 一、生物质能的利用 1．来源 生物质能来源于____________________所贮存的能量。 2．利用方式 (1)直接燃烧。 纤维素燃烧的化学方程式为：____________________________。
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(2)生物化学转换。 ①制沼气。 a．沼气的主要成分是___，还含有______和少量________等。 b．应用：制______燃料和优质肥料。 ②制乙醇。 由淀粉制乙醇的化学方程式为： ________________________，____________________________。 (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______。
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解析：生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量，生物 质能利用的最终结果：除释放能量外，产生无污染的CO2和H2O，通过 植物的光合作用，重新将太阳能转化为生物质能，因此生物质能是可再 生的新能源。光－生物质能转换的本质是光－化学能的转换，B项也是 正确的。焚烧生活垃圾发电的能量转换过程是：生物质能→热能→电能， C不正确。含淀粉较高的农作物发酵制燃料乙醇是生物化学转换，D不正 确。
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5．下列合金可作为储氢材料的是( )
A．钠钾合金
B．生铁
C．镧镍合金
D．黄铜
解析：镧镍合金在室温和适当压力下可吸收H2，形成LaNi5H6， 在一定条件下所吸收的H2又能释放出来。
答案：C
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随着人们将目光也投向寻求新的“含能体能源”，作为二次能 源的电能，可从各种一次能源中生产出来，例如煤炭、石油、天然气、 太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。 而作为二次能源的汽油和柴油等则不然，生产它们几乎完全依靠化石燃 料。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资 源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新 的含能体能源。氢能正是一种在常规能源危机时出现、在开发新的二次 能源的同时人们期待的新的二次能源。
(1)中的物质为________，(2)中的物质为________。
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3．氢能的开发 (1)电解水制得氢气的化学方程式为________________。 (2)在光分解催化剂存在下，在特定的装置中，利用________分 解水制氢气。 (3)利用________等低等值物和________在阳光作用下使水分解 产生氢气。 (4)开发氢能的关键是：制备氢气的________、氢气的______和 ______等问题。 (5)________的发现和应用，开辟了解决氢气贮存、运输难题的 新途径。
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点拨：生物化学转化利用生物质能，常用的两种方法是：一是 将植物的秸秆、枝叶、杂草和人畜粪便加入沼气发酵池中，在厌氧的条 件下，经过沼气菌的作用，生成沼气；另一种方法是将纤维素或淀粉， 在催化剂存在条件下水解和细菌发酵，制成乙醇。
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(2)安全可靠的贮氢和输氢方法。
由于氢易气化、着火、爆炸，因此如何妥善解决氢能的贮存和
运输问题也就成为开发氢能的关键。
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二、一次能源和二次能源的区别与联系
能源可划分为一次能源和二次能源。自然界中以现成形式提供 的能源称为一次能源；如太阳能、石油、煤、天然气、风能、水力等， 一次能源经加工、转换得到的能源称为二次能源，如煤气、电力、汽油、 蒸气、氢气等。
①生物能 ②核能 ③电能 ④太阳能 ⑤化学能
A．①④⑤
B．①③⑤
C．①②③
D．①③④
解析：人骑自行车是将生物能转化为机械能；电动自行车是将 蓄电池的电能转化为机械能；普通汽车是将汽油反应的化学能转化为机 械能。
答案：B
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4．下列叙述不正确的是( ) A．动物粪便中含有丰富的生物质能 B．沼气的主要成分是甲烷，还含有CO2和少量H2S、NH3、PH3 等 C．乙醇汽油可作发动机的燃料 D．焚烧生活垃圾产生的烟气中不含有毒物质二口恶英 答案：D
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做一做·自我测评——————————————— 1．下列有关生物质能的说法不正确的是( ) A．生物质能是可再生能源 B．生物质能本质上是化学能 C．焚烧生活垃圾发电是将生物质能直接转化为电能 D．玉米、高粱发酵制乙醇是生物质能的热化学转换
答案：CD
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2．氢气是一种很有前途的绿色能源，以水为原料，大量制取氢 气最理想的途径是( )
A．利用太阳能直接使水分解产生氢气 B．以焦炭和水制水煤气后分离出氢气 C．用Fe跟HCl反应放出H2 D．由热电站提供电力，电解水产生氢气 解析：A中利用太阳能直接使水分解产生氢气是最理想的途径， 而B、C、D三项中都会消耗其他的物质或能量。 答案：A
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(2)已知：
CH4(g)＋2O2(g)→CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890 kJ·mol－1
C2H5OH(l)＋3O2(g)→2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 367 kJ·mol－1
若某种植物的秸秆含纤维素约50%，由植物秸秆经过一系列转 化得到乙醇原料的总利用率为 80% ，则以 1 000 g 秸秆为原料制得的乙醇 燃料燃烧所产生的热量与__________L甲烷完全燃烧产生的热量相当(标 准状况)。
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6．氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运 及各种应用环境的不同要求。
由以上特点可以看出氢是一种理想的新的含能体能源。目前液 氢已广泛用作航天动力的燃料，但氢能的大规模的商业应用还有待解决 以下关键问题：
(1)廉价的制氢技术。
因为氢是一种二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量， 而且目前制氢效率很低，因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学 家共同关心的问题。
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题型研析———————————————————
知识点一 生物质能的生物化学转换 【 例 1 】 随着工业的发展，能源问题越来越引起人们的重 科学家预言，未来最理想的燃料是绿色植物，即将植物的秸秆(主要的成 分是纤维素)用适当的催化剂作用，水解成葡萄糖，再将葡萄糖转化为乙 醇，用作燃料。 (1)写出将绿色植物的秸秆转化为乙醇的化学方程式：_________。
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2．煤、石油、水能、生物能的共同点是( ) A．都是可再生的常规能源 B．都是来自太阳辐射的能量 C．都是清洁的能源 D．都是二次能源 解析：地球上的一切能源来自太阳辐射能。 答案：B
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3 ．自行车、电动自行车、普通汽车消耗的能量类型分别是 ( )
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随堂反馈——————————————————— 1．下列对城市废弃物中生物质能的利用不合理的是( ) A．把废弃物拉到乡下找个地点填埋掉 B．对废弃物进行处理后焚烧，利用产生的热能供暖和发电 C．把废物进行生物化学转换获取CH4 D．让废弃物在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可 燃性气体 解析：垃圾焚烧处理可以把城市生活垃圾中的生物质能转化为 热能、电能；生活垃圾的填埋既是对生物质能的一种浪费，也会造成新 的环境污染。 答案：A