新型能源材料与纳米技术.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2018/5/26,#,新型电池材料与纳米技术,从能量转换的观点可将电化学过程分为两大类:,1）运用化学反应，产生电流，将化学能转变为电能：原电池；,2）用电流做功来推进化学反应，将电能转换成化学能：电解池。,原电池与电解池：,电位较高的电极是,正极（,positive electrode,）,，电位较低的则是,负极（,negative,）,。,表面进行是氧化反应的电极叫做,阳极（,anode,）,，表面发生还原反应的电极叫做,阴极（,cathode,）,。,根据电流的方向可知，,原电池,的,负极,向外电路给出电子，发生氧化反应，故为,阳极,；而,正极,要接受外电路中流过来的电子，发生还原反应，故为,阴极,。,在,电解池,中电流方向刚好相反，发生氧化反应的电极，电位较正，为,正极（阳极）,；而发生还原反应的电极，电位较负，为,负极（阴极）,。,1833年发现了法拉第定律，电化学理论获得了深入的发展。,电流通过溶液时，在电极上发生变化的物质的量与所通过的电量成正比（M=KQ=KIt）；,Michael Faraday,（,1791-1867),法拉第定律又叫电解定律，是电镀过程遵照的基本定律，至今仍然指导着电沉积技术，是电化学中最基本的定律。,法拉第第二定律：电解过程中，通过的电量相似，所析出或溶解出的不一样物质的化学当量相似。即每电解1 mol的物质，所需用的电量都是1个“法拉第”(F)，等于96500C（6.0210231.610-19C）。,进入新世纪以来，我国汽车产业实现迅速发展。产销量突破2800万辆，已持续八年位居世界第一位。,尤其在新能源汽车领域，我国已成为最大的生产和销售市场。，我国新能源汽车产销突破50万辆，合计推广超过100万辆，占全球50。,全球已经有多种国家启动了禁售燃油车的程序。自起，以荷兰为首的某些欧洲国家就加入了“国际零排放车辆联盟”，承诺将在2050年此前让所售新车所有为新能源车型。随即，挪威、法国、德国、英国等国也先后公布了禁售燃油车的计划，禁售时间表普遍定在2025-2040年这一区间。,从目前到2025年将是汽车产业变革最为剧烈的几年，老式汽车节能减排规定越来越高，新能源汽车发展加紧却对技术规定越来越高，智能网联汽车将对整个产业带来巨大影响。,人类的生活水平不停提高，能耗也不停提高，世界如此，中国更是如此。,中国和世界能源储量比较,老式能源对环境的污染,能源危机，环境污染,开发新型,清洁能源,新能源一般是指在新技术基础上加以开发运用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能、氢能等，而已经广泛运用的煤炭、石油、天然气等能源，称为常规能源。,特点：,资源丰富，普遍具有可再生特性；,能量密度低，开发运用需要较大空间；,不含碳或含碳量很少，对环境影响小。,风 能：,风能的转换效率低；,风速不稳定，产生的能量大小不稳定；,需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源；,风力发电机会发出庞大的噪音，只能在空旷的地方兴建。,太阳能：,尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达73,000 TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相称于500万吨煤。,原理:太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电能的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，CdTe，CuInGaSe2（CIGS）等。,它们的发电原理基本相似，以硅为例，P型晶体硅通过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。,当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸取；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。,晶体硅太阳能电池：设备成本相对较低，光电转换效率也高（试验室25%，产业化22.9%），在室外阳光下发电比较合适，但消耗及电池片成本很高（厚度400 m）；,薄膜太阳能电池：材料消耗较少（膜厚2m），弱光效应好，在一般灯光下也能发电，但相对设备成本较高，转换效率低（CuInGaSe，试验室20.3%，产业化16.5%）。,长处：普遍，无害，巨大，长期。,缺陷：,不稳定性：抵达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，给太阳能的大规模应用增长了难度；,效率低和成本高：在此后相称一段时期内，太阳能运用的深入发展，重要受到经济性的制约；,分散性：想要得到一定的转换功率，往往需要面积相称大的一套搜集和转换设备，造价较高。,