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能源介紹

能源介紹. 傳統能源 氫能 核能. 能源種類. 綠色能源 : 太陽能 、風能、水能 化石原料 : 煤炭、天然氣、石油 核能源 : 放射性核燃料 化學能源 : 電池 新能源 : 氫能. 能源分類與能源轉化. 一次能源 : 可以直接取得不必改變基本型態的能源，如煤炭、天然氣、地熱、太陽能、水能 二次能源 : 由一次能源經過加工或轉換成另一種能源形式，如電力、汽油、煤氣 最高原則 : 能量守恆定律 U=q+W U: 系統內能 q: 系統與外界熱交換 W: 系統做功. 煤的燃燒. C + O 2 → CO 2 每莫耳放熱 94 千卡

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Presentation Transcript

  1. 能源介紹 傳統能源 氫能 核能

  2. 能源種類 • 綠色能源: 太陽能、風能、水能 • 化石原料: 煤炭、天然氣、石油 • 核能源: 放射性核燃料 • 化學能源: 電池 • 新能源:氫能

  3. 能源分類與能源轉化 • 一次能源:可以直接取得不必改變基本型態的能源，如煤炭、天然氣、地熱、太陽能、水能 • 二次能源:由一次能源經過加工或轉換成另一種能源形式，如電力、汽油、煤氣 • 最高原則:能量守恆定律 U=q+W U:系統內能 q:系統與外界熱交換 W:系統做功

  4. 煤的燃燒 • C + O2 → CO2每莫耳放熱94千卡 • 燃燒後產生NO, SO2等污染物，會引起咳嗽及酸雨 • 燃燒後之煤灰，部份飛散於空氣中，亦會造成空氣污染 • 煤的含碳量越高，燃燒越完全，所造成的空氣污染越輕微

  5. 煤的汽化 • 在1200℃下強熱 • 分解成揮發性氣體溢出煤氣 • 含甲烷(CH4)、氫氣(H2) 、一氧化碳(CO)氣體。

  6. 天然氣 • 化石燃料中較為潔淨之能源 • 燃燒時無硫氧化物產生 • 產生之氮氧化物為煤炭之20％～40％，二氧化碳為煤炭之60％ • 是各國改善空氣污染及減少二氧化碳相當好的能源選項

  7. 天然氣的缺點(一) • 須經管線輸送或經液化後以液化天然氣船輸送 • 液化天然氣:天然氣冷凍至 -162℃用特殊冷凍船運送至買方的液化天然氣接收站，要使用時再藉由氣化裝置，將液態天然氣回復為常溫氣態，然後經由長途輸送管線，將天然氣輸送至發電廠、工廠及家庭用戶供其使用。

  8. 天然氣的缺點(二) • 天然氣生產及進口業投資金額龐大 天然氣計畫包含探勘、開發、生產、輸氣管 線輸送及儲槽儲存 原產地成本:0.05~1.00美元/106BTU 液化成本:1.10~1.20美元/106BTU 運輸成本(3000~6000Km):0.77~1.6美元 /106BTU 接收成本:0.40~0.50美元/106BTU

  9. 國際天然氣蘊藏情勢 • 蘇聯地區占了35.9% • 中東地區占了36.2% • 亞洲占7.9% • 非洲占7.2% • 北美占4.9% • 中南美洲占4.6%。

  10. 全球天然氣蘊藏量1-10名國家及其蘊藏量

  11. 全球天然氣蘊藏量11-20名國家及其蘊藏量

  12. 氫氣能源 • 氫氣製造 • 氫氣貯存 • 氫氣運送 • 氫氣使用

  13. 氫的燃料特性 • 美國氫氣的年產量超過八百萬噸，主要用來製造氨氣、甲醇、與石化工業。 • 燃燒所得熱能約汽油約三倍。 • 氫氣極易點燃，且燃燒速度非常快，容易燃爆之範圍較廣。

  14. 氫氣之製造－天然氣水蒸氣重組 反應式:CH4+2H2O→4H2+CO2 • 反應溫度 :650~700℃ • 反應壓力:7~48大氣壓 • 使用Ni/Al2O3觸媒 • 甲烷氣和蒸氣比例為3.5:4.5 缺點: 1.成本高:反應溫度高耗費能源 2.甲烷昂貴

  15. 氫氣之製造－水電解法 陽極反應：2OH-→1/2O2+H2O+2e- 陰極反應：2H++2e- →H2 總反應:2H2O → 2H2+O2

  16. 氫氣之製造－甲醇水蒸氣重組反應 反應式:CH3OH+H2O→3H2+CO2 • 反應溫度 :300℃以下 • 反應壓力:10大氣壓 以下 • 使用Cu/ZnO觸媒 • 未來最有潛力的氫氣生產方式 • 可用於線上生產氫氣

  17. 全球甲醇需求趨勢 • 35%生產甲醛 • 27%生產MTBE • 9%生產醋酸。 • 美國加州停止在汽油中添加 MTBE

  18. 其他氫氣製造法 • 燃料氣化法 ─ 各種煤炭、焦及各種燃油，如焦油、重油等，高溫氣化，而製取氫。 • 太陽能分解法 ─ 利用太陽能產生的高溫，使水遇觸媒反應而生氫。 • 生質轉化製氫法 ─ 利用細菌等待光合作用，將動植物廢料轉化以生氫。

  19. 核能源－核衰變過程 • 原子核自發性地放出輻射而變成另一種原子核稱為核衰變 • 愛因斯坦質能互換理論 E=MC2 M=質量 C=光速

  20. 核分裂 • U235原子核受高能中子撞擊分裂成質量相差不多的兩種原子核，同時又產生其他的中子並釋放出巨大能量，產生的中子再撞擊其他原子核再釋放能量與產生中子(連鎖反應) • 天然鈾中鈾-238的含量為99.3%，鈾-235含量則只有0.7%，而經中子撞擊後也只有鈾-235會發生分裂反應

  21. 核能發電 • 核能發電是利用鈾-235分裂反應所產生的能量將水加熱使其變成蒸汽，再推動汽輪機與發電機來發電

  22. 核融合 • 由兩個或多個輕原子核合成一個較重的原子核

  23. 最佳核反應－氫氣核融合 • 可產生大量能量，每克氘核融合可產生5.8×108 kJ能量可以使8.2座標準游泳池(50m×25m×1.8m)的水由室溫至沸點 • 無核廢料污染問題 • 需要溫度高，約4×107K

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