氢能的开发和利用
氢能源开发利用调研报告
氢能源开发利用调研报告
不包含任何抄袭部分
一、研究报告概述
本次研究的目的是探讨氢能源开发利用的现状、前景及发展趋势，根
据现有的研究成果，为完善相关政策制定提供参考建议。
二、氢能源概述
氢能源是未来能源发展的重要部分，可以使用多种方式，如氢燃料电
池技术、风电技术、太阳能技术、燃料电池技术等。
目前，由于材料和技
术进步，生产成本降低，因此氢能源日趋重要。
三、氢能源开发及利用现状
1.氢能源的开发和利用现状较好。
在过去的20年里，氢能源的技术
研究做出了长足的进展，氢能源的安全性和可靠性有了长足的进步。
此外，氢能源的保护环境效果也越来越好。
2.氢能源的应用也在不断增加。
未来可以期待更多的氢能源技术应用，如全球氢能行业发展中的重要应用：氢燃料电池汽车、船舶及空中飞行器。
四、氢能源开发利用的前景
1.氢能源的发展前景广阔。
据预测，氢能源将成为未来能源市场的重
要组成部分，其发展前景也将越来越广阔。
世界各国都在不断加强和探索
氢能源的开发和利用。
2.氢能源将取得突破性进展。
由于技术的发展和廉价的可再生能源的
使用，预计将出现实用化的革命性技术，替代传统能源的发展将更加迅。
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。
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
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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：。
氢能源的开发与利用
氢能源的开发与利用氢能源作为一种清洁能源，在全球范围内得到了广泛关注和研究。
开发和利用氢能源对于实现可持续发展、应对能源危机和环境污染问题具有重要意义。
本文将从氢能源的定义、优势和当前的开发与利用情况三个方面进行探讨。
首先，我们来定义一下氢能源。
氢能源是指能够产生和存储氢气以供使用的能源。
氢气是一种无色、无味、无毒的气体，其燃烧后只产生水，不会产生任何有害物质。
正是因为这种独特的特性，氢能源被认为是一种非常干净的能源，可以有效地减少二氧化碳等温室气体的排放，对于应对全球变暖和气候变化具有重要意义。
其次，氢能源具有一些明显的优势。
首先，氢气的储存和运输相对容易。
与传统能源相比，氢气可以通过管道输送，并且可以储存在氢气储罐中，为能源供应提供了更大的灵活性和便利性。
其次，氢气可以作为可再生能源的一种储备形式。
通过利用太阳能和风能等可再生能源来电解水，可以制备出纯净的氢气，从而实现能源的可持续发展。
此外，氢燃料电池作为一种新型的能源转换技术，具有高效、低污染和静音等优势，可以广泛应用于汽车、电力和航空等领域。
目前，全球范围内正在积极开发和利用氢能源。
德国、日本和美国等发达国家已经投入了大量资金用于氢能源的研发和应用。
德国计划到2030年建立全国范围内的氢气基础设施，以推动氢能源的全面应用。
日本则计划到2040年实现100万台燃料电池汽车的国内销售，并积极推广氢能源在家庭和工业领域的应用。
美国政府也制定了一系列政策，鼓励氢能源的开发和利用，以减少对进口石油的依赖和减少排放。
在中国，氢能源的开发和利用也取得了一定的进展。
中国政府通过出台一系列政策和支持措施，鼓励企业和科研机构开展氢能源的研究和应用。
目前，中国已经建立了一批氢气站，并鼓励各地开展氢燃料公交车和氢燃料电池汽车的试点工作。
此外，中国还加大了对氢能源储备和利用技术的研发力度，通过提高氢能源的制备效率和降低成本，为氢能源的大规模应用铺平了道路。
然而，氢能源的开发和利用面临着一些挑战和困难。
氢能源的开发利用与环境影响评价
氢能源的开发利用与环境影响评价氢能源作为一种清洁能源被广泛关注，其开发利用对环境产生的影响也备受关注。
本文将探讨氢能源的开发利用情况以及相关的环境影响评价。
一、氢能源的开发利用1. 氢能源的来源氢能源主要有两个来源，即可再生能源和化石能源。
可再生能源包括太阳能、风能和水能等，通过电解水等方法将可再生能源转化为氢气。
化石能源包括化石燃料，如天然气和煤炭，在经过加工处理后可得到氢气。
2. 氢能源的利用方式氢能源可以在多个领域得到应用，包括交通运输、能源存储和工业等。
在交通运输领域，氢燃料电池车辆成为一种重要的选择，其通过氢气与氧气反应产生电能来驱动车辆。
在能源存储领域，氢气被用作储备能量，以便在需要时释放出来供电。
在工业领域，氢气可用于石化和化学合成等过程。
二、氢能源的环境影响评价1. 温室气体排放使用氢能源可以显著减少温室气体的排放。
与传统的燃料相比，氢燃料在燃烧过程中只产生水蒸气，不会产生二氧化碳等温室气体。
2. 能源效率氢能源的能源效率相对较低。
在氢气的生产、储存和利用过程中，存在能量转换损失的问题。
尽管氢燃料电池车辆在行驶过程中可以将氢气转化为电能，但整体能源效率仍然相对较低。
3. 水资源消耗氢气的生产需要大量的水资源。
尤其是通过电解水将可再生能源转化为氢气的过程中，水资源的消耗量较大。
因此，在水资源缺乏的地区，开发利用氢能源可能面临一定的挑战。
4. 氢气泄漏与安全风险氢气具有高爆炸性，一旦泄漏或发生事故，可能会造成重大的安全风险。
因此，在氢能源的开发利用过程中，必须严格控制氢气的泄漏和使用安全。
综上所述，氢能源作为一种清洁能源，在开发利用过程中有其优势和环境影响。
尽管存在能源效率较低和水资源消耗等问题，但氢能源仍然是未来能源发展的重要方向之一。
开发利用氢能源的同时，必须重视环境影响评价，采取相应的措施来减少负面影响，推动氢能源的可持续发展。
氢能源的利用现状分析
氢能源的利用现状分析一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环境问题的日益严重，氢能源作为一种清洁、高效的可再生能源，正逐渐受到人们的关注和重视。
本文将对氢能源的利用现状进行全面分析，探讨其在能源转型和可持续发展中的作用和挑战。
我们将简要介绍氢能源的基本原理和优势，包括其高效能量密度、环保无污染等特性。
然后，我们将从全球和区域两个层面，对氢能源的生产、储存、运输和应用等方面进行深入分析。
在此基础上，我们将总结氢能源利用的现状和存在的问题，如生产成本高、储存和运输难度大、应用领域有限等。
我们将展望氢能源未来的发展趋势和前景，提出促进氢能源利用的建议和对策，以期为推动全球能源转型和可持续发展提供参考和借鉴。
二、氢能源的生产与储存技术氢能源作为一种清洁、高效的能源，其生产和储存技术的发展状况直接影响着其在能源领域的应用前景。
目前，氢能源的生产主要依赖于天然气、煤炭和生物质等原料，通过蒸汽甲烷重整、煤气化和生物质气化等过程获取。
这些生产过程中，不仅涉及能源的消耗和碳排放，还面临设备投资大、运行成本高等问题。
因此，如何实现氢能源生产的低成本、低碳化，是当前需要解决的关键问题。
在储存技术方面，氢能源的储存主要包括气态储氢、液态储氢和固态储氢等方式。
气态储氢虽然技术成熟，但储存密度低，需要高压容器，增加了储存和运输的成本。
液态储氢则通过降低温度将氢气液化，储存密度相对较高，但液化过程中能耗较大，且对储存容器的绝热性能要求较高。
固态储氢则是通过吸附、化合等方式将氢气储存在固体材料中，具有较高的储存密度和安全性，但目前技术尚不成熟，仍处于研究和开发阶段。
为了推动氢能源的生产和储存技术的发展，各国政府和科研机构正在加大投入，开展相关研究和开发工作。
例如，研发新型催化剂、优化生产工艺、提高储存容器的效率和安全性等。
随着可再生能源技术的不断发展，利用太阳能、风能等可再生能源生产氢气，实现氢能源的低碳化生产，也是未来发展的重要方向。
氢能的开发与利用
氢能的开发与利用氢能是一种非常重要且潜力巨大的替代能源。
它可以作为清洁能源的一种选择，通过利用氢气的燃烧产生的水蒸气来产生能量，从而减少对环境的污染。
同时，氢能还可以被用于储能和运输等领域。
本文将探讨氢能的开发与利用，包括氢能的生产、储存、运输和利用等方面。
首先，氢气的生产是氢能开发与利用的基础。
目前，氢气的生产主要有三种方法：热解水、化石燃料重整和电解水。
热解水是利用高温将水分解为氢气和氧气的方法，该方法需要大量的能量供给，因此能源效率较低，目前仅用于少数工业应用。
化石燃料重整是通过将石油、天然气等化石燃料与水蒸气进行反应，产生氢气和二氧化碳，该方法产生的氢气可用于工业领域。
电解水是利用电流将水分解为氢气和氧气的方法，该方法需要电力供给，但是由于电力的可再生性，电解水方法可以实现清洁的氢气生产，因此在能源转型中有广阔的应用前景。
其次，储存和运输是氢能利用的重要环节。
氢气具有低密度和高易燃性的特点，因此储存和运输氢气需要解决一系列的技术问题。
目前，常用的氢气储存方式主要有压缩氢气储存和液态氢气储存。
压缩氢气储存是将氢气压缩到高压状态，然后储存在储氢罐中。
液态氢气储存是将氢气冷却至低温状态，使其变为液态。
这两种方法各有利弊，压缩氢气储存适用于小规模的储氢需求，液态氢气储存适用于大规模的储氢需求。
氢气的运输方式有管道输送和氢气罐车运输等，其中管道输送是一种成熟且高效的运输方式，但是需要建设高压管线网络，成本较高。
最后，氢能的利用主要包括燃料电池和氢气燃烧两方面。
燃料电池是一种将氢气和氧气进行反应产生电能的设备，该设备具有高效、无污染的特点，可应用于汽车、家庭和工业领域。
氢气燃烧是将氢气与空气中的氧气进行燃烧产生热能的过程，该方法可以应用于发电、供热等领域。
同时，氢气还可以与其他能源进行混合使用，如与天然气混合燃烧，可以减少对传统能源的依赖，降低环境污染。
总结来说，氢能的开发与利用涉及氢气的生产、储存、运输和利用等多个环节。
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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
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。 答案：CD
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产生机械能，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。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造， 现在的内燃机稍加改装即可使用。
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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
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。
答案：A
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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 ( ①生物能 ②核能 ③电能 ④太阳能 ⑤化学能
答案：A
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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
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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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知识点二
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自我校对 6nO2 点燃 ――→
一、 1.植物及其加工产品 6nCO2＋ 5nH2O
2.(1)(C6H10O5)n＋ CO2 H2S、 NH3、 PH3 C6H12O6 酶 ――→
(2)① a.CH4
b．气体
酶 ②(C6H10O5)n＋ nH2O ――→ nC6H12O6 (3)可燃气体 (2)限制 (3)污染 清洁 2.H2O
2C2H5OH＋ 2CO2↑ 二、 1.(1)3倍多
H2、 O2 微生物 (4)能
通电 3.(1)2H2O ===== 2H2↑＋ O2↑ 耗 贮存 运输 (5)贮氢合金
(2)太阳能
(3)蓝绿藻
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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( )
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。
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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视。科
二、氢能的开发与利用
1．氢能的三大优点 (1) 氢气完全燃烧放出的热量是等质量汽油完全燃烧放出热量的 ________。 (2)原料是水，资源不受________。
(3)燃烧产物是水，不会________环境，是理想的________燃料。
2．氢能产生与利用的途径
(1)中的物质为________，(2)中的物质为________。
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。 (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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)
A．①④⑤
C．①②③
B．①③⑤
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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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
状况)。 (3)绿色植物光合作用的效能是______________________•高中化学•必修2
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 1 000×50%×80% g 2 734n kJ x
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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。
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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 ( )
4．氢气本身无毒，与其他燃料相比氢气燃烧时最清洁，除生成水 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，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。 5．氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中
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
氢能的开发
【例 2】 氢气是未来理想的能源，水是自然界广泛分布的物质，
用水生产大量的氢气是人类梦寐以求的愿望，但这一转化过程需要大量
的能源。请你为这一过程提供既经济又不污染环境的理想的三种能源 (或方法)。
解析： 此题以人们普遍关心的能源与环保问题设置情景。仔细审
题，可获得如下信息：①氢气是理想的二级能源，可用水生产氢气；② 用水生产氢气需大量能源；③所用能源要既经济又不污染环境。 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。
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。
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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。
列比例式，解得：x＝6 750.6 kJ。
CH4 22．4 L y 列比例式，解得：y＝170 L。
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～
890 kJ 890 kJ 6 750.6 kJ
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催化剂 答案：(1)(C6H10O5)n＋ nH2O ――→ nC6H12O6， 纤维素 葡萄糖 催化剂 C6H12O6 ――→ 2C2H5OH＋2CO2↑ 葡萄糖 (2)170 (3)在光能作用下，绿色植物将 CO2和 H2O转变为有机物，同时将 光能转化为生物质能 (化学能 )贮存起来。 乙醇