写出利用太阳能转换的热化学制氢方法的化学反应方程式

写出利用太阳能转换的热化学制氢方法的化学反应方程式,第1张

方程式不清楚,这种方法是通过外加高温高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。随着新能源的崛起,以水作为原料利用核能和太阳能来大规模制氢已成为世界各国共同努力的目标。其中太阳能制氢最具吸引力,也最有现实意义。目前正在探索的太阳能制氢技术有以下几种:

(1)太阳热分解水制氢

热分解水制氢有两种方法,即直接热分解和热化学分解。前者需要把水或蒸汽加热到3000 K以上,水中的氢和氧才能够分解,虽然其分解效率高,不需催化剂,但太阳能聚焦费用太昂贵。后者是在水中加入催化剂,使水中氢和氧的分解温度降低到900~1200 K,催化剂可再生后循环使用,目前这种方法的制氢效率已达50%。

(2)太阳能电解水制氢

这种方法是首先将太阳能转换成电能,然后再利用电能来电解水制氢。

(3)太阳能光化学分解水制氢

将水直接分解成氧和氢是很困难的,但把水先分解为氢离子和氢氧离子,再生成氢和氧就容易得多。基于这个原理,先进行光化学反应,再进行热化学反应,最后再进行电化学反应即可在较低温度下获得氢和氧。在上述三个步骤中可分别利用太阳能的光化学作用、光热作用和光电作用。这种方法为大规模利用太阳能制氢提供了实现的基础,其关键是寻求光解效率高、性能稳定、价格低廉的光敏催化剂。

(4)太阳能光电化学分解水制氢

这种方法是利用特殊的化学电池,这种电池的电极在太阳光的照射下能够维持恒定的电流,并将水离解而获取氢气。这种方法的关键是如何选取合适的电极材料。

(5)模拟植物光合作用分解水制氢

植物光合作用是在叶绿素上进行的。自从在叶绿素上发现光合作用过程的半导体电化学机理后,科学家就企图利用所谓“半导体隔片光电化学电池”来实现可见光直接电解水制氢的目标。不过由于人们对植物光合作用分解水制氢的机理还不够了解,要实现这一目标还有一系列理论和技术问题需要解决。

(6)光合微生物制氢

人们早就发现江河湖海中的某些藻类也有利用水制氢的能力,如小球藻、固氮蓝藻等就能以太阳光作动力,用水作原料,源源不断地放出氢气来。因此深入了解这些微生物制氢的机制将为大规模的太阳能生物制氢提供良好的前景。除了利用太阳能和核能制氢外,从生物质中制氢也正在大力研究之中。目前采用的方法是,利用生物质和有机废料中的碳素材料与溴及水在250℃下作用,形成氢溴酸和二氧化碳溶液,然后再将氢溴酸水溶液电解成氢及溴,溴再循环使用〕。

(7)核能制氢。

日本计划采用核能制氢发电,供50万人口的中等城市使用。

太阳能光发电——是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括:光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式,

光伏发电:就是当物体受光照时,物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。因为现在单晶硅的转化效率比多晶硅转化效率高,但是多晶硅硅板制作的成本较低,现在很多都是用多晶硅板发电。

其中光化学发电有:电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。 ②太阳能热发电——是先将太阳能转化为热能,再将热能转化成电能,它有两种转化方式:一种是将太阳热能直接转化成电能。另一种方式是将太阳热能通过热机带动发电机发电。

太阳能发电有两种方式:一种是光—热—电转换方式,另一种是光—电直接转换方式。 (1) 光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电,一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气,再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程后一个过程是热—电转换过程,与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高,估计它的投资至少要比普通火电站贵5~10倍.

目前的发电方式有:太阳能发电、水力发电、火力发电、核电厂、风力发电、地热能发电、潮汐能发电等等,希望我的回答可以帮到你


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