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       能源是指一切可以提供人類(lèi)能量的資源。能源的種類(lèi)繁多，那些本來(lái)就存在于自然界中，可直接利用其能量的能源，稱(chēng)為一次性能源，如煤、石油、天然氣、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等；有些是人類(lèi)利用一次性能源經(jīng)過(guò)加工轉(zhuǎn)化而得的能源，稱(chēng)為二次性能源，如電能、氫能、石油制品（包括汽油、煤油、柴油）等。煤、石油、天然氣和油頁(yè)巖等能源是古代生物遺體在地層中沉積變化而得，稱(chēng)為化石能源，隨著不斷開(kāi)采利用，它們剩余的蘊(yùn)藏量越來(lái)越少，遲早會(huì)枯竭，是不可再生能源。太陽(yáng)輻射到地球的能量稱(chēng)為太陽(yáng)能，它一方面直接提供人類(lèi)利用的熱能和光能，另一方面它通過(guò)光合作用產(chǎn)生柴草等生物質(zhì)能、大氣流動(dòng)出現(xiàn)的風(fēng)能、水能和海浪潮汐能等可利用的能量，在人類(lèi)未來(lái)生存的漫長(zhǎng)年代，它們都不會(huì)枯竭，是可再生能源?；茉磳?shí)際上是遠(yuǎn)古年代的太陽(yáng)能在地殼中轉(zhuǎn)化而得。地球地?zé)嵋约翱捎米髂茉吹牡V產(chǎn)資源也是重要的能源?，F(xiàn)在核電站所用的鈾和釷等核裂變產(chǎn)生的能源屬不可再生能源；未來(lái)核聚變所用的氘和氚等，儲(chǔ)量豐富，用之不盡。能源是發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和提高人民生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

       人類(lèi)能源的需要量或消費(fèi)量按不同的能源有不同的計(jì)算方法。對(duì)于氣態(tài)的天然氣，通常用立方米（m3）表達(dá)。液態(tài)的油可用它的體積或質(zhì)量表達(dá)：

1噸油＝7．3桶油＝1160升油

固體煤通常用其質(zhì)量噸（t）表示，1t＝1000kg。

       能量的單位為焦耳（J），標(biāo)準(zhǔn)油的燃燒熱值定為41．82MJ／kg。標(biāo)準(zhǔn)煤的燃燒熱值定為29．2MJ／kg。這里的“標(biāo)準(zhǔn)”僅是一種參考標(biāo)準(zhǔn)，便于了解油和煤的品質(zhì)。電能的單位用千瓦·小時(shí)：

1度電＝1千瓦·小時(shí)＝1000W×3600s=3.6×10（6次方）J

一個(gè)電廠或電站的發(fā)電能力用功率，即瓦（W）表示，因瓦很小，常用千瓦（kW）、兆瓦（MW）或更大的單位表示：

1千瓦＝1kW＝1000瓦

1兆瓦＝1MW＝1000000瓦

1吉瓦＝1GW＝1000000000瓦

1太瓦＝1TW＝1000000000000瓦

       現(xiàn)在全世界能源消耗的峰值估計(jì)達(dá)12．5太瓦，這里的能耗包括提供汽車(chē)、火車(chē)、輪船和飛機(jī)等交通工具以及照明、各種電器設(shè)備、各種機(jī)器等所需的能源。三峽電站的裝機(jī)容量為1800萬(wàn)千瓦，即1．8×10（10次方）瓦，即大約需要相當(dāng)于700個(gè)三峽電站的發(fā)電量才能滿足需要。

       在可再生能源中，太陽(yáng)能和風(fēng)能分別為最多和發(fā)展最快的能源。太陽(yáng)能資源達(dá)6500太瓦，其中可開(kāi)發(fā)利用的達(dá)580太瓦，風(fēng)能資源達(dá)1700太瓦，其中可開(kāi)發(fā)利用的達(dá)40太瓦。有人預(yù)計(jì)到2030年全球需能源峰值達(dá)16．9太瓦，屆時(shí)風(fēng)能可達(dá)5．8太瓦，太陽(yáng)能可達(dá)4．6太瓦。

       人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入21世紀(jì)時(shí)，世界上生產(chǎn)和生活所需的能量有3／4來(lái)自化石能源燃燒放出的化學(xué)能?；茉吹拈_(kāi)采、煉制、加工、利用以及燃燒放出的廢氣廢渣的應(yīng)用和處理，每個(gè)環(huán)節(jié)都和化學(xué)密切相關(guān)。能源的可持續(xù)發(fā)展供應(yīng)和新能源的開(kāi)拓也需要化學(xué)進(jìn)行研究。利用太陽(yáng)能、風(fēng)能及氫能等能源時(shí)，表4．1．1所列的金屬元素鋰、鉑、釹、銀、銦及非金屬元素硅、碲是必需的。例如太陽(yáng)能光伏電池需要單晶硅、多晶硅、碲化鎘（CdTe）、銅銦硒（ CuInSe）、電池中的銀電極，電動(dòng)汽車(chē)的鋰電池所需的鋰，燃料電池所需的鉑等。這些材料或其替換材料所需的物資，更多地要依靠化學(xué)家來(lái)解決。表中未列出硅元素，是因?yàn)樗诘乇砗繕O為豐富，不是資源問(wèn)題，僅是由化學(xué)家將它提純的問(wèn)題。

表4．1．1  新能源開(kāi)發(fā)中必需的一些元素

       能源化學(xué)是指從化學(xué)的基本原理出發(fā)，研究有關(guān)的理論和技術(shù)，解決能源開(kāi)采、煉制、加工、利用、廢氣和廢渣的利用和處理、能源的可持續(xù)供應(yīng)、新能源的開(kāi)拓中所涉及的化學(xué)問(wèn)題。能源化學(xué)的任務(wù)是和其他科學(xué)技術(shù)一起，為人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供穩(wěn)定的能源，為人民的安康、和諧、舒適和富裕的生活提供保證。

       化學(xué)是什么？從能源領(lǐng)域看，化學(xué)是提高開(kāi)采能源的采收率，延長(zhǎng)它枯竭到來(lái)的時(shí)間；化學(xué)是提高能源加工、煉制的水平，獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品和利用效率；化學(xué)是開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、不會(huì)枯竭的新能源，滿足社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)；化學(xué)是減少?gòu)U氣、廢渣的排放，減輕對(duì)環(huán)境的污染。