第四单元 太阳能 生物质能和氢能的利用教学评价实录

太阳能、生物质能和氢能的应用

【学习目标】1、了解太阳能、生物质能、氢能利用的现状，了解开发利用太阳能的广阔前景和尚未攻克的一些技术难题。2、认识开发、利用高能、清洁能源的重要性和迫切性。

一、太阳能的利用

1、太阳能是以

的形式传到地面，绿色植物通过

吸收太阳能，动物食用植物体内的淀粉、纤维素、蛋白质

利用太阳能。人类所需的能量绝大部分是直接或间接地来自太阳能，除了

和

。

2、太阳能的利用方式

（1）光——热转换

原理：利用太阳辐射能加热物体而获得

实例：太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉、地膜、大棚、温室

（2）光——电转换

①光——热——电转换

原理：太阳辐射能→

（水→水蒸气）→汽轮机

实例：太阳能集热器发电

②光——电直接转换

原理：利用

效应，将太阳辐射能直接转化为

实例：太阳能电池

太阳电池的光电效率约为10-14%，其产品类型主要有单晶硅、多晶硅和非晶硅。

（3）光——化学能转化

①选择芒硝晶体白天吸收热量溶解，晚上放出热量结晶。

Na2SO4·10H2O = Na2SO4·nH2O + (10-n)H2O ②光解水——利用太阳辐射能和催化剂

（4）光——生物质能转化

原理：植物的光合作用：在太阳光作用下，植物体内的

把CO2、水转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素。反应方程式：

。

化学能转化为热能：动物体内的淀粉、纤维素在

的作用下，水解生成葡萄糖，反应方程式：

。葡萄糖氧化生成CO2和水，又释放出热量。热化学反应方程式：

。

例1、下列有关太阳能利用的叙述不正确的是

（

）

A．太阳能热水器是将光能转化为热能

B．太阳能电池是将光能转化为电能

C．光解水制氢气是将光能转化为化学能

D．水力发电是将太阳能直接转化为机械能

例2、下列不可能实现的是

（

）

1

A．利用太阳能使人类可以循环利用某些燃料物质（甲醇、甲烷等）

B．利用细菌处理矿物冶金

C．化石燃料循环使用

D．把夏天收集的太阳能储存起来，留待冬天使用

例3、直接利用太阳辐射能有4种基本形式，其中：

（1）目前技术最成熟、成本最低廉、应用最广泛的形式是

。

（2）太阳能的大规模利用主要是用于

，其能量转换方式有两种：

和

。

（3）光解水制氢气是一种很有前途的

转换方式。

（4）大自然利用太阳能最成功的是

，将太阳辐射能转换为

，转换的本质是

。

二、生物质能的利用

1、来源：

所贮存的能量。生物质能的本质是

。

2、特点：理想的可再生能源：①可再生性，②低污染性，③广泛的分布性

3、生物质能的利用方式

（1）直接燃烧

缺点：生物质能的净转化效率在20－40％之间，劳动强度大，污染严重。

（2）生物化学转换

①制沼气：植物的秸秆、枝叶、杂草、人畜粪便等加入沼气发酵池，在

条件下，经过沼气细菌的作用，生成沼气。主要成分是

，还含有CO2和少量的H2S、NH3、PH3等。

优点：有效地利用生物质能，还能为农业生产提供优良的肥料。

②制乙醇：用含糖类、淀粉较多的农作物（如玉米、高粱）为原料，在催化剂存在下，经水解和细菌发酵，可制得乙醇。反应方程式：

、

。

例4、下列选项中，说明乙醇作为燃料的优点的是：①燃烧时发生氧化还原反应，②充分燃烧的产物不污染大气，③乙醇是一种再生能源，

④燃烧时放出大量热量

（

）

A．①②③

B．①②④

C．①③④

D．②③④

（3）热化学转换

使生物质在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃气体。

例5、下列对城市废弃物中生物质能利用不合理的是

（

）

A．运到乡下找个地方填埋掉

B．进行处理后焚烧，利用产生的热能供暖和发电

C．进行生物化学转换获取CH4

D．在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃性气体

2

三、氢能的开发与利用——理想的“绿色能源”

1、氢能源的特点

①

、②

、③

。

2、氢气的制备方法

（1）电解法：要耗费大量的

，成本太高，难以普遍使用。

（2）光解法：在催化剂作用下，利用太阳能将水分解生成氢气。这种方法是制氢气的主要研究方向，其主要难题是

。

（3）生物法：利用

等低等植物和微生物在阳光作用下使水分解产生氢气。

3、氢气的贮存

贮氢金属通过

方法贮存氢气，贮氢金属材料是具备良好吸收和释放H2能力的金属或合金，如：4、氢能的产生与利用途径

例6、关于用水制取氢能源，以下研究方向正确的是

（

）

A．构成水的氢和氧是可以燃烧的能源，因此可研究在水不分解的情况下，使氢成为能源

B．设法将太阳光聚集，产生高温，使水分解产生氢气

C．寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放热量

D．寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水获得氢能源

例7、下列关于能源开发和利用的说法不正确的是

（

）

A．用酒精代替汽油作汽车燃料

B．随着科技的发展，氢气将会成为主要能源

C．在农村提倡利用沼气作生活燃料

D．人类利用的能源都是通过化学反应获得的

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