化学与能源的发展论文

化学是一门中心科学，人类面临的资源、能源、环境、健康等问题的解决，在很大程度上依赖于化学的研究和发展。化学的主要发展方向之一是深入研究化学反应理论，以揭示从原料到产物的通道，进而设计机理导向的包括以催化剂为核心的最佳化学过程。能源是关系到国家可持续发展和战略安全的领域。如何发展新的能源高效转化技术和洁净能源，不但涉及能源使用效率、更与全球环境气候变化相关联，属于国家重大需求。能源工业在很大程度上依赖于化学过程，能源消费的90％以上依靠化学技术。怎样控制低品位燃料的化学反应，使我们既能保护环境又能使能源的成本合理是化学面临的一大难题。化石能源的转化及综合利用至关重要。随着我国经济的快速发展，我国各项建设已有了巨大成就，但也付出了资源和环境的代价。今天，能源资源约束明显、能源供给矛盾突出、能源环境污染严重，成为制约我国能源发展的重要瓶颈。解决我国能源问题，根本出路是坚持开发新技术、节约资源等并举，大力推进节能降耗，高效利用能源等方式才能突破我国能源发展的瓶颈。高效利用能源主要是针对传统能源系统而言立足于新技术、新工艺，或者新理念构架的新型的能源利用技术，高效利用能源技术可大大提高了能源的综合利用效率，有效减少污染的排放。高效利用能源技术主要是指的热电联产技术和燃料电池技术。热电联产是既产电又产热的先进能源利用形式，具有降低能源消耗、提高空气质量、补充电源、节约城市用地、提高供热质量、便于综合利用、改善城市形象、减少安全事故等许多优点，所以世界各国都在大力发展。世界热电联产发展呈现许多趋势，其中，丹麦在热电联产综合利用效率方面超过70％以上。这种小型、微型的热电联产被国际上称之为——分布式能源。分布式能源技术对能源的利用方式与传统的能源利用存在很大的区别，它不再追求规模效益，而是更加注重资源的合理配置，追求能源利用效率最大化和效能的最优化，充分利用各种资源，就近供电供热，将中间输送损耗降至最低。分布式能源可以和终端能源用户的能源需求系统进行协同优化，通过信息技术将供需系统有效衔接，进行多元化的优化整合，在燃气管网、低压电网、热力管网和冷源管网上，以及信息互联网络上实现联机协作，互相支持、互相平衡，构成一个多元化的能源网络，使能源供应与能源的实际需求更加匹配。它不仅是一些传统能源技术的集合，也是全新的能源综合利用系统。 目前，高效利用能源技术发展的一个重点是“燃料电池”技术。燃料电池的能源利用效率更高，污染更小，理论上燃料电池使用的是氢能，属于可再生能源。但自然界中可以直接利用的氢根本不存在，制氢需要其他外部能量实现。我国制氢的技术方向是如何利用天然气、煤气化、甲醇、乙醇等能源，特别有前途的是利用废弃在地下煤炭资源进行地下可控气化再制氢技术。燃料电池不仅可以解决人类发展的电力难题，同时也可以解决对于石油的替代难题。虽然，就燃料电池技术本身应该属于新能源，但是大多数燃料电池将不会依赖于可再生能源。 热电联产和燃料电泄技术等能源高效利用技术都是立足于新技术、新工艺，或者新理念构架的新型的能源利用技术，虽然不是可再生能源。据专家测算，能源利用效率提高1个百分点，可节省能源费用130多亿元。促进能源的合理和高效利用，对我国经济可持续发展具有深远的战略意义。 高效利用能源，促进国民经济可持继发展

我国是资源大国，但对于我们来说资源是有限的，所以在使用的时候我们就要考虑到他的综合利用。 比如煤，煤还有的成分很多，我国的煤大多数含有硫，而我们知道硫燃烧后是形成酸雨的主要因素之一，所以我们在利用煤的时候既要考虑到增加它燃烧的效率又要考虑到减少污染，这就涉及到化学能源的综合利用。煤炭 我们一般会经过几步最常见的处理，比如第一种就是煤的汽化，也就是我们将煤和水蒸气加热生成一氧化碳和氢气，一氧化碳和氢气充分燃烧技能提高燃烧的效率又能减少二氧化硫的排放。同时生成的一氧化碳和氢气我们通过进一步处理就可以合成液体燃料甲醇，这样也能提高燃烧效率，第三种就是将煤干馏，这样能得到像煤焦油、甲苯、苯等重要的有机物。

1．常规能源——矿物燃料常规性能源主要为矿物燃料的煤、石油、天然气等。煤在国民经济中占有很重要的地位，被称为“黑色的金子”、“现代工业的粮食”。它是由有机物和无机物组成的复杂混合物，主要含有C元素。煤的主要加工方式是把它隔绝空气加热，使其分解生成焦炭、煤焦油和焦炉气等。焦炭是冶金工业的重要原料，煤焦油是重要的化工原料，而焦炉气则是重要的燃料。在加工煤炭以及使用煤作燃料的过程中，对于所产生的煤灰、煤渣、“废气”、“废液”都应加以合理的处理和利用，一定要做到消除污染，保护环境。石油被称为“现代工业的血液”，也是一种混合物，主要含有碳、氢两种元素，同时还有少量的S、O、N等元素。因其成分复杂，很少直接使用，一般须进行炼制，通过炼制可以获得汽油、煤油、柴油等燃料和各种机器所需的润滑油以及许多气态烃等产品。在大力发展石油工业的过程中，我们必须高度重视石油炼制、石油化工等工业产生的“废水”、“废气”和“废渣”以及海底采油、油船运输等对大气、地面和江河湖海的污染。天然气是当今世界上最重要的气体矿物燃料，主要成分为甲烷，是蕴藏在地下的一种重要能源。也是一种污染比较小的燃料。2．绿色能源——太阳能太阳能是个巨大的能源，可以通过四个渠道被人类利用：(1)通过大气和水分的升腾循环，再通过风、流水、波浪、海流等以风能、水能等形式表现出来。(2)被海洋吸收，成为海洋内能，再以潮汐能的形式释放出来。(3)通过植物的光合作用把太阳能转化和储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等燃料的形式释放出来。(4)通过转换成电能被人们直接使用，如：太阳能照相机，太阳能电话，太阳能冰箱，太阳能电视机，太阳能住宅。3．其它能源——氢能、核能氢气作为正在崛起的新型能源，引起人们的高度重视。其主要的优点在于：(1)矿物资源是有限的，而氢气可以用水作原料来制取，有广泛的来源。(2)氢气燃烧时放出的热量多，每千克氢气燃烧发热量高达143000千焦，为同质量汽油的三倍。(3)氢气燃烧的产物是水，对环境无污染，是一种清洁能源。发展氢能源还需要解决如何廉价、大量地制备氢气及如何安全贮存、运输氢气等问题。核能是现代人类社会高度进步的象征，也是一种洁净的能源。其优点主要有：(1)干净并相对安全。(2)核燃料资源丰富。海水中氘的储量达45万亿吨，作为能量资源，可供人类使用上百亿年。(3)核燃料量小，可缓解交通运输的紧张。(4)成本低，经济合算。世界上第一座核电站建于前苏联的奥布宁期克，于1954年6月27日投产运行，其热功率为3万千瓦。我国第一座自行设计建造的秦山核电站于1991年12月15日发电，功率为30万千瓦。