新能源材料介绍(PPT109页)
• 我国作为发展中大国，能源消耗巨大，能源利用 率不高，能源结构也不合理。
➢ 2009年，中国风力发电量达到了25.8亿瓦，超过了德国 的25.77亿瓦，仅次于美国35亿瓦；
➢ 2020年，中国将投入足以实现年发电量150亿瓦的风力 涡轮机，成为世界最大的风能生产国。
➢ 尽管在新能源领域有了大规模的增长，但风力发电量只 占据中国电力消耗总量的1% 。
12
主要特点 ➢ 新能源材料能把原来使用的能源转变成新能源； ➢ 新能源材料可提高贮能效率，有效进行能量转换； ➢ 新能源材料可以增加能源利用的新途径。
太阳能热水器
内蒙古四王子旗太阳能电池光伏电站
13
新能源的应用
14
储氢材料
15
• 氢能是人类未来的理想能源。
➢ 氢能热值高，如燃烧1kg氢可发热1.4×105kJ，相当于3kg 汽油或4.5kg焦炭的发热量；
11
• 新能源材料是指能实现新能源的转化和利用以及 发展新能源技术所需的关键材料，主要包括：
• 储氢合金为代表的储氢材料 • 锂离子电池为代表的二次电池材料 • 质子交换膜电池为代表的燃料电池材料 • 硅半导体为代表的太阳能电池材料 • 铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料 • -------------
• 借助储氢载体(如苯和甲苯等)与H2的可逆反应来实现， 包括催化加氢反应和催化脱氢反应。
储存、运输
催化加氢
储存、运输
催化脱氢
C6H5R H2，制氢工厂 C6H11R 其中R=H、CH4 C6H11R H2，供用户使用 C6H5R
• 该法储氢量大，环己烷和甲基环己烷的理论储氢量分别 为7.19％和6.18％(质量分数)，比高压储氢和金属氢化物 储氢的实际量都大。储氢载体苯和甲苯可循环使用，其 储存和运输都很安全方便。
7
新能源材料
8
• 新能源包括
• 太阳能
• 生物质能 • 核能
太阳能
• 风能
• 地热
• 海洋能
• 氢能
潮汐能
核能 地热
风能
氢能
9
• 2009年，世界第八大石油公 司巴西石油公司旗下的生物 能源公司代表来到成都，与 四川大学生命科学学院洽谈 ，希望能将四川的麻风树引 进到巴西种植。
• 麻风树是世界上公认的生物 能源树，其果实可全部用来 炼取生物柴油，而且在“碳 汇交易”市场上具有巨大潜 力，
• 富勒烯(C60)和碳纳米管(CNT) 对氢气具有较强的吸附作用。
富勒烯C60
单层碳纳米管的吸氢量比活性
炭高，H2的吸附量可达5％-10 ％(质量分数)，有望成为新一
代储氢材料。
碳纳迷管
18
无机化合物储氢
• 某些无机化合物和氢气发生化学反应可储氢，然后 在一定条件下分解可放氢。
• 利用碳酸氢盐与甲酸盐之间相互转化，吸氢和放氢
麻风树种植
麻风树果实-小桐子
10
• 2011年11月，从小桐子中提炼出的生物航空燃料应用于 波音747客机在首都机场首次验证试飞成功。
• 本次试飞由国航、中石油、美国波音公司和霍尼韦尔公 司合作完成，我校陈放教授应邀参加。
• 试飞成功标志着我国已具备研发生产航空生物燃料的技 术能力，这对于促进生物燃料应用，应对气候变化、解 决能源问题具有重要意义。
般是在150个大气压下储存在钢瓶内，氢气重量不到 钢瓶重量的1/100，且有爆炸危险，很不方便。 • 为解决氢的储存和运输问题，人们研发了相应的储 氢材料，主要包括活性炭、无机化合物、有机化合 物以及合金化合物四大类储氢材料。
常用高压氢气瓶
17
活性炭储氢
• 活性炭比表面积可达2000m2/g 以上，低温加压可吸附储氢。 活性炭原料易得，吸附储氢和 放氢操作都比较简单。
• 目前，世界能源消耗还是以煤、石油、天然气之类 的矿物能源为主，不但严重破坏生态环境，而且矿 物能源不可再生，能源枯竭已成为共识。
煤炭开采
海上石油开采平台
严重的生态破坏
3
• 生态环境严重破坏：
➢ 1952年12月，伦敦烟雾； ➢ 酸雨； ➢ 河流干涸；
4
• 巨大的能源危机：
➢ 已开采800亿吨石油，按现在的开采速度， 地球上已探明 的1770亿吨石油储量仅够开采50年;
反应为：
HCO3
H2
吸氢，35℃，2.0MPa 释氢，70℃，0.1MPa
HCO2 H2O
• 以活性炭作载体，在Pd或PdO的催化作用下，以
KHCO3或NaHCO3作为储氢剂，储氢量约为2％(质 量分数)。
• 该法优点是原料易得、储存方便、安全性好，但储
氢量比较小，催化剂价格较贵。
19
有机液体氢化物储氢
6
• 为缓解和解决能源危机，科学家提出资源与能源最 充分利用技术和环境最小负担技术。
• 新能源与新能源材料是两大技术的重要组成部分。 • 新能源的发展必须靠利用新的原理来发展新的能源
系统，同时还必须靠新材料的开发与利用才能使新 系统得以实现，并提高其利用效率，降低成本。 • 发展新能源材料是解决能源危机的根本途径。
➢ 资源丰富，地球表面有丰富的水资源，水中含氢量达到 11.1％；
➢ 干净、清洁，燃烧后生成水，不产生二次污染； ➢ 应用范围广，适应性强，可作为燃料电池发电，也可用于
氢能汽车、化学热泵等。
• 氢能的开发利用已成为世界特别关注的科技领域。
16
• 氢能利用关键是高密度安全储存和运输技术。 • 氢密度很小，单位重量体积很大。目前市售氢气一
新能源材料介绍(PPT109页)
第八讲 新能源材料
New Energy Materials
新能源材料介绍(PPT109页)
1
主要内容
➢新能源材料 ➢储氢材料 ➢新型二次电池材料 ➢燃料电池材料 ➢太阳能电池材料 ➢核能材料
2
• 能源是人类社会生存和发展的重要物质基础,是现代 文明的三大支柱之一。
• 催化加氢和催化脱氢装置和投资费用较大，储氢操作比 较复杂。
20
合金化合物储氢
• 在一定温度和氢气压力下能多次吸收、储存和释放 氢气的合金被称为储氢合金。
• 氢原子容易进入金属晶格的四面体或八面体间隙， 形 成 金 属 氢 化 物 ， 如 TiH2 、 ZrH1.9 、 PrH2.8 、 Ti1.4CoH、LaNi5H、MmNi4.5H6.6等。
➢ 已探明的173万亿立方米天然气仅够开采63年； ➢ 已探明的9827亿吨煤炭还可用300年到400 年; ➢ 已探明的铀储量约490万吨，钍储量约275万吨，全球441座
核电站每年消耗6万多吨浓缩铀，仅够使用100年左右。 ➢ 世界各国水能开发也已近饱和，风能、太阳能尚无法满足
人类庞大的需求。
5
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新能源材料简介PPT课件
➢ 分布广泛，不需要开采和运输； ➢ 不存在枯竭问题，可以长期利用； ➢ 安全卫生，对环境无污染等。
人造卫星上的太阳能电池
14
• 西班牙塞维利亚太阳能发 电站—欧洲最大的太阳能 电站，可供18万户使用， 每年减排60万吨CO2
15
•槽式太阳能
•蝶式太阳能
16
• 通过光电转化将太阳辐射能转化为电能加以利用是 太阳能利用中最活跃的研究领域。
• 目前，世界能源消耗还是以煤、石油、天然气之类 的矿物能源为主，不但严重破坏生态环境，而且矿 物能源不可再生，能源枯竭已成为共识。
煤炭开采
海上石油开采平台
严重的生态破坏
4
• 生态环境严重破坏：
➢ 1952年12月，伦敦烟雾； ➢ 酸雨； ➢ 河流干涸；
5
6
• 巨大的能源危机：
➢ 已开采800亿吨石油，按现在的开采速度， 地球上已探明 的1770亿吨石油储量仅够开采50年;
• 我国作为发展中大国，能源消耗巨大，能源利用率 不高，能源结构也不合理。
➢ 2009年，中国风力发电量达到了25.8亿瓦，超过了德国 的25.77亿瓦，仅次于美国35亿瓦；
➢ 2020年，中国将投入足以实现年发电量150亿瓦的风力 涡轮机，成为世界最大的风能生产国。
➢ 尽管在新能源领域有了大规模的增长，但风力发电量只 占据中国电力消耗总量的1% 。
• 主题馆屋面太阳能板面积达3万多平方米，是目前世 界最大的单体面积太阳能屋面，年发电量280万度， 每年减排二氧化碳2800吨，节约标准煤1000多吨。
世博中国馆
世博主题馆
21
• 2011年5月，世界首架无污染太阳能飞机进行跨国 飞行(从瑞士飞抵布鲁塞尔需13小时)，飞行高度可 达8700米，平均飞行速度为70-120公里/小时。
人造卫星上的太阳能电池
14
• 西班牙塞维利亚太阳能发 电站—欧洲最大的太阳能 电站，可供18万户使用， 每年减排60万吨CO2
15
•槽式太阳能
•蝶式太阳能
16
• 通过光电转化将太阳辐射能转化为电能加以利用是 太阳能利用中最活跃的研究领域。
• 目前，世界能源消耗还是以煤、石油、天然气之类 的矿物能源为主，不但严重破坏生态环境，而且矿 物能源不可再生，能源枯竭已成为共识。
煤炭开采
海上石油开采平台
严重的生态破坏
4
• 生态环境严重破坏：
➢ 1952年12月，伦敦烟雾； ➢ 酸雨； ➢ 河流干涸；
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6
• 巨大的能源危机：
➢ 已开采800亿吨石油，按现在的开采速度， 地球上已探明 的1770亿吨石油储量仅够开采50年;
• 我国作为发展中大国，能源消耗巨大，能源利用率 不高，能源结构也不合理。
➢ 2009年，中国风力发电量达到了25.8亿瓦，超过了德国 的25.77亿瓦，仅次于美国35亿瓦；
➢ 2020年，中国将投入足以实现年发电量150亿瓦的风力 涡轮机，成为世界最大的风能生产国。
➢ 尽管在新能源领域有了大规模的增长，但风力发电量只 占据中国电力消耗总量的1% 。
• 主题馆屋面太阳能板面积达3万多平方米，是目前世 界最大的单体面积太阳能屋面，年发电量280万度， 每年减排二氧化碳2800吨，节约标准煤1000多吨。
世博中国馆
世博主题馆
21
• 2011年5月，世界首架无污染太阳能飞机进行跨国 飞行(从瑞士飞抵布鲁塞尔需13小时)，飞行高度可 达8700米，平均飞行速度为70-120公里/小时。
新能源材料技术PPT幻灯片共24页PPT
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
新能源材料技术PPT幻灯片
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
新能源材料优秀课件
10
电池反应 Ni(OH） 2+M充 放 电 电 NiOOH+M H
正极
N i(O H ） 2+O H -充 放 电 电 N iO O H +H 2O +e
负极
M+H2O+e充 放电 电MH+OH-
商品Ni/MH电池的形状有圆柱形、方形和扣式等多种类型； 按电池的正极制造工艺分类，则有烧结式和泡沫镍式（含 纤维镍式）两大类型。
Li++e+C6
充电 放电LiC6
电池反应Biblioteka 充 电 LiCO2+C6放 电CoO2+LiC6
商用锂离子电池按形状分类有圆柱形、方形和 扣式。按正极材料分类，有氧化钴锂型、氧化 镍锂型和氧化锰锂型。
15
❖ 锂离子电池的前景展望
（1）发展电动汽车用大容量锂离子电池； （2）开发及使用新的高性能电极材料； （3）加速聚合物锂离子电池的实用化进展。
❖ 金属氢化物镍电池材料
（1）正极材料的改善，如改进球形Ni/(OH)2 （2）AB5型储氢合金的改进 （3）新型高容量储氢电极合金的研究与开发，如Ni/MH合
金、Mg-Ni系合金
❖ 锂离子二次电池材料
（1）碳负极材料 （2）纳米合金材料，如纳米Sn、SnSb、SnAg等 （3）正极材料，如LiCoO2 （4）电解质材料
16
第2章 金属氢化物镍电池材料
❖ 高密度球形Ni(OH)2正极材料 ❖ 储氢合金材料 ❖ AB2型Laves相储氢电极合金 ❖ 其他新型高容量储氢电极合金、 ❖ Ni/MH电池材料的再生利用
17
2.1高密度球形Ni(OH)2正极材料 2.1.1 球形Ni(OH)2的基本性质与制备方法
电池反应 Ni(OH） 2+M充 放 电 电 NiOOH+M H
正极
N i(O H ） 2+O H -充 放 电 电 N iO O H +H 2O +e
负极
M+H2O+e充 放电 电MH+OH-
商品Ni/MH电池的形状有圆柱形、方形和扣式等多种类型； 按电池的正极制造工艺分类，则有烧结式和泡沫镍式（含 纤维镍式）两大类型。
Li++e+C6
充电 放电LiC6
电池反应Biblioteka 充 电 LiCO2+C6放 电CoO2+LiC6
商用锂离子电池按形状分类有圆柱形、方形和 扣式。按正极材料分类，有氧化钴锂型、氧化 镍锂型和氧化锰锂型。
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❖ 锂离子电池的前景展望
（1）发展电动汽车用大容量锂离子电池； （2）开发及使用新的高性能电极材料； （3）加速聚合物锂离子电池的实用化进展。
❖ 金属氢化物镍电池材料
（1）正极材料的改善，如改进球形Ni/(OH)2 （2）AB5型储氢合金的改进 （3）新型高容量储氢电极合金的研究与开发，如Ni/MH合
金、Mg-Ni系合金
❖ 锂离子二次电池材料
（1）碳负极材料 （2）纳米合金材料，如纳米Sn、SnSb、SnAg等 （3）正极材料，如LiCoO2 （4）电解质材料
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第2章 金属氢化物镍电池材料
❖ 高密度球形Ni(OH)2正极材料 ❖ 储氢合金材料 ❖ AB2型Laves相储氢电极合金 ❖ 其他新型高容量储氢电极合金、 ❖ Ni/MH电池材料的再生利用
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2.1高密度球形Ni(OH)2正极材料 2.1.1 球形Ni(OH)2的基本性质与制备方法
新能源材料ppt
新能源材料ppt新能源材料ppt一、能源材料的概念能源材料是指用于生产和利用能源的物质，包括燃料、储能材料、光伏材料、催化剂等几大类别。
新能源材料是指应用于新能源领域的材料，如太阳能电池板中的硅材料、锂电池中的锂材料等。
二、新能源材料的发展趋势1. 提高能源的转换效率：新能源材料可以提高能源的转换效率，如光伏材料可以将太阳能转换为电能，储能材料可以提高电池的能量密度。
2. 提高能源的储存能力：新能源材料可以提高能源的储存能力，如锂电池材料可以提高电池的储存能力，储能材料可以提高储能设备的储存能力。
3. 降低能源的成本：新能源材料可以降低能源的成本，如光伏材料的成本已经大幅降低，使得太阳能发电变得更加经济实用。
4. 减少能源的消耗：新能源材料可以减少能源的消耗，如光伏材料可以代替传统的化石能源，减少化石燃料的消耗。
三、新能源材料的应用领域1. 光伏材料：光伏材料是指用于制造太阳能电池板的材料，常见的光伏材料有单晶硅、多晶硅等。
2. 储能材料：储能材料是指用于制造储能设备的材料，如锂电池中的锂材料、超级电容器中的电极材料等。
3. 氢能材料：氢能材料是指用于储存和利用氢能的材料，如氢气储存材料、氢燃料电池中的催化剂等。
4. 生物能源材料：生物能源材料是指用于生产生物质能源的材料，如生物质燃料中的木材、秸秆等。
四、新能源材料的应用案例1. 太阳能光伏板：太阳能光伏板是利用光伏材料将太阳能转换为电能的装置，通过安装在房顶等位置，可以充分利用太阳能发电，供给家庭用电。
2. 锂电池：锂电池是利用锂材料作为正极材料，将化学能转化为电能的设备，广泛应用于手机、电动车等电子产品中，具有高能量密度、长寿命等优点。
3. 燃料电池：燃料电池是利用储能材料中的氢能与氧气反应产生电能的装置，可以代替传统的发动机，实现清洁能源的利用。
五、新能源材料的挑战与展望1. 技术挑战：新能源材料的研发和应用仍面临着很多技术挑战，如光伏材料的效率和稳定性有待提高，储能材料的能量密度和循环寿命有待提升。
新能源材料PPT课件
矿物燃烧导致的空气污染和温室效应严重破坏 生态环境，危机人类的生存！
节约能源、提高效率、使用新能源、保护环境 刻不容缓！
5
新能源与新能源材料
人 类
➢ 太阳能 ➢ 风能
需
➢ 海洋能
要 ➢ 氢能
新
➢ 生物质能
能 源
➢ 地热 ➢ 核能
6
太阳能
• 地球每年接受太阳的总能量为1.8×1018kWh，相当 于全球能耗的1.2万倍，无污染，是永久性能源。
• 能源是社会经济建设和提高人民生活
水平的重要物质基础之一。
3
能源的分类
一
级
能
源 二级 能源
太
阳
第一类能源
辐
（来自地球以外） 射
能
煤，石油，油页岩，天然气，草 木燃料，沼气和其它由于光和作 用而固定下来的太阳能。 风，流水，海流，波浪海洋热能 ，直接太阳能
宇宙射线，流星和其它星际物质带进地球 大气的能量
后生成二氧化碳和水，不
污染空气，不危害人类健
康，并可以大大减少垃圾
的数量。
16
地热能
• 从直接利用地热的规模 来说，最常用的是地热水淋 浴，占总利用量的1/3以上， 其次是地热水养殖和种植约 占20%，地热采暖约占13%， 地热能工业利用约占2%。 利用地热能，占地很少，无 废渣、粉尘污染，用后的弃 （尾）水既可综合利用，又 可回注到地下储层，达到增 加压力、保护储层、保护地 热资源的双重目的。
治疗等等。
• 核聚变装置对材料要求十分苛刻，
如耐中子辐射、耐高温和抗氢脆等
18
能源材料
• 广义上讲，在使用能源的过程中发挥作 用的材料都是能源材料。
• 新能源材料： 1）新型二次电池材料； 2）太阳电池材料； 3）燃料电池材料； 4）其他材料：超导材料，核材料
节约能源、提高效率、使用新能源、保护环境 刻不容缓！
5
新能源与新能源材料
人 类
➢ 太阳能 ➢ 风能
需
➢ 海洋能
要 ➢ 氢能
新
➢ 生物质能
能 源
➢ 地热 ➢ 核能
6
太阳能
• 地球每年接受太阳的总能量为1.8×1018kWh，相当 于全球能耗的1.2万倍，无污染，是永久性能源。
• 能源是社会经济建设和提高人民生活
水平的重要物质基础之一。
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能源的分类
一
级
能
源 二级 能源
太
阳
第一类能源
辐
（来自地球以外） 射
能
煤，石油，油页岩，天然气，草 木燃料，沼气和其它由于光和作 用而固定下来的太阳能。 风，流水，海流，波浪海洋热能 ，直接太阳能
宇宙射线，流星和其它星际物质带进地球 大气的能量
后生成二氧化碳和水，不
污染空气，不危害人类健
康，并可以大大减少垃圾
的数量。
16
地热能
• 从直接利用地热的规模 来说，最常用的是地热水淋 浴，占总利用量的1/3以上， 其次是地热水养殖和种植约 占20%，地热采暖约占13%， 地热能工业利用约占2%。 利用地热能，占地很少，无 废渣、粉尘污染，用后的弃 （尾）水既可综合利用，又 可回注到地下储层，达到增 加压力、保护储层、保护地 热资源的双重目的。
治疗等等。
• 核聚变装置对材料要求十分苛刻，
如耐中子辐射、耐高温和抗氢脆等
18
能源材料
• 广义上讲，在使用能源的过程中发挥作 用的材料都是能源材料。
• 新能源材料： 1）新型二次电池材料； 2）太阳电池材料； 3）燃料电池材料； 4）其他材料：超导材料，核材料