2025年大学大二（能源化学工程）能源转化技术试题及答案.doc

2025年大学大二（能源化学工程）能源转化技术试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共30分）
每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分，每题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。)
w1. 下列能源转化技术中，不属于化学转化的是（ ）
A. 煤炭燃烧发电
B. 太阳能光催化水分解制氢
C. 风力发电
D. 生物质发酵制沼气
w2. 以下哪种催化剂常用于石油炼制中的催化裂化反应，以提高汽油的产量和质量？（ ）
A. 氧化铝
B. 分子筛
C. 铁催化剂
D. 铜催化剂
w3. 在燃料电池中，发生氧化反应的是（ ）
A. 正极
B. 负极
C. 阳极
D. 阴极
w4. 关于能源转化效率，下列说法正确的是（ ）
A. 能源转化效率越高，能源浪费越少
B. 能源转化过程中，效率始终保持不变
C. 提高能源转化效率主要依靠增加能源投入
D. 能源转化效率与设备的运行时间无关
w5. 以下哪种能源转化技术利用了生物质能的化学转化？（ ）
A. 生物质气化
B. 太阳能光伏发电
C. 地热能发电
D. 核能发电
w6. 合成氨反应是重要的化工过程，常用的催化剂是（ ）
A. 铁触媒
B. 铂催化剂
C. 镍催化剂
D. 钯催化剂
w7. 能源转化技术中，热化学转化的特点不包括（ ）
A. 可实现多种能源形式的转化
B. 反应条件温和
C. 能够产生高品位能源
D. 可能伴随复杂的化学反应
w8. 在煤炭气化过程中，主要发生的化学反应是（ ）
A. 氧化反应
B. 还原反应
C. 水解反应
D. 聚合反应
w9. 下列关于氢能转化技术的说法，错误的是（ ）
A. 水电解制氢是一种成熟的制氢方法
B. 光解水制氢面临的主要问题是效率较低
C. 甲醇重整制氢过程无污染
D. 氢能可以通过燃料电池高效转化为电能
w10. 能源转化技术的发展趋势不包括（ ）
A. 提高能源转化效率
B. 减少对环境的影响
C. 降低能源转化成本
D. 限制新能源的开发利用

第II卷（非选择题，共70分）
w11. （10分）简述煤炭直接液化的原理及主要反应过程。

w12. （15分）比较太阳能光热转化和太阳能光电转化两种技术的优缺点。

w13. （15分）材料：近年来，随着全球对清洁能源的需求不断增加，氢能作为一种极具潜力的能源载体受到广泛关注。氢能可以通过多种方式制取，其中甲醇重整制氢是一种重要的途径。甲醇重整制氢过程涉及多个化学反应。
问题：请阐述甲醇重整制氢的主要化学反应，并说明该技术的优势与面临的挑战。

w14. （15分）材料：在能源转化技术领域，燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的装置。它具有高效、清洁等优点。目前，质子交换膜燃料电池（PEMFC）在电动汽车等领域有广泛的应用前景。PEMFC工作时，氢气在阳极催化剂作用下发生氧化反应，产生质子和电子，质子通过质子交换膜到达阴极，电子通过外电路形成电流，在阴极氧气与质子和电子发生还原反应生成水。
问题：请分析PEMFC的工作原理，并说明其在电动汽车应用中的优势和面临的问题。

w15. （15分）论述能源转化技术在实现可持续能源发展中的重要作用，并举例说明几种关键的能源转化技术及其应用前景。

答案：
w1. C
w2. B
w3. B
w4. A
w5. A
w6. A
w7. B
w8. B
w9. C
w10. D
w11. 煤炭直接液化是将煤在高温、高压和催化剂作用下，与氢气反应生成液体燃料的过程。主要反应过程包括：首先煤中的大分子结构在高温高压下发生热解，生成自由基碎片；然后自由基碎片与氢气发生加氢反应，使不饱和键饱和，分子变小，形成各种液态烃类产物。
w12. 太阳能光热转化优点：技术成熟，成本相对较低，可直接利用热能。缺点：能量密度较低，受天气和时间影响大。太阳能光电转化优点：可将太阳能直接转化为电能，便于储存和运输，能量密度相对较高。缺点：成本较高，光电转化效率有待进一步提高，受光照强度和角度影响。
w13. 甲醇重整制氢主要化学反应：甲醇与水发生重整反应生成氢气和二氧化碳，还有甲醇分解反应等。优势：原料甲醇来源相对广泛，反应条件相对温和。挑战：重整过程中可能存在副反应，影响氢气产率和纯度；成本控制仍是关键问题，包括甲醇成本及制氢设备成本等。
w14. PEMFC工作原理：氢气在阳极催化剂作用下氧化产生质子和电子，质子通过质子交换膜到阴极，电子经外电路形成电流，氧气在阴极与质子和电子反应生成水。优势：能量转化效率高，无污染，启动快。面临问题：质子交换膜成本高，耐久性差；氢气储存和运输困难，成本较高。
w15. 能源转化技术在可持续能源发展中至关重要。它能将不同形式的能源高效转化为可利用的能源形式。例如太阳能光热转化技术，可将太阳能转化为热能用于供热等，应用前景广阔，能满足建筑供暖等需求。再如氢能转化技术，通过多种制氢方式获取氢能，经燃料电池转化为电能，在交通等领域有巨大应用潜力，可减少对传统化石能源的依赖，实现能源可持续发展。