《科普常识文章 21世纪的理想能源——氢能》

科普常识文章 21世纪的理想能源——氢能

第一篇：科普常识文章21世纪的理想能源——氢能科普常识文章21世纪的理想能源——氢能

作者：疾风发布日期：2006-12-10查看数：15831583出自：http：//www.xiexiebang.com在众多的新能源中，氢能将会成为21世纪最理想的能源。这是因为，在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境；而煤和石油燃烧生成的是二氧化碳和二氧化硫，可分别产生温室效应和酸雨。煤和石油的储量是有限的，而氢主要存于水中，燃烧后唯一的产物也是水，可源源不断地产生氢气，永远不会用完。

氢是一种无色的气体。燃烧一克氢能释放出142千焦尔的热量，是汽油发热量的3倍。氢的重量特别轻，它比汽油、天然气、煤油都轻多了，因而携带、运送方便，是航天、航空等高速飞行交通工具最合适的燃料。氢在氧气里能够燃烧，氢气火焰的温度可高达2500℃，因而人们常用氢气切割或者焊接钢铁材料。

在大自然中，氢的分布很广泛。水就是氢的大“仓库”，其中含有11％的氢。泥土里约有1.5％的氢；石油、煤炭、天然气、动植物体内等都含有氢。氢的主体是以化合物水的形式存在的，而地球表面约71％为水所覆盖，储水量很大；因此可以说，氢是“取之不尽、用之不竭”的能源。如果能用合适的方法从水中制取氢，那么氢也将是一种价格相当便宜的能源。

氢的用途很广，适用性强。它不仅能用作燃料，而且金属氢化物具有化学能、热能和机械能相互转换的功能。例如，储氢金属具有吸氢放热和吸热放氢的本领。可将热量储存起来，作为房间内取暖和空调使用。

氢作为气体燃料，首先被应用在汽车上。1976年5月，美国研制出一种以氢气作燃料的汽车；后来，日本也研制成功一种以液态氢为动力的汽车；70年代末期，前联邦德国的奔驰汽车公司已对氢气进行了试验，他们仅用了五千克氢，就使汽车行驶了110公里。

用氢作为汽车燃料，不仅干净，在低温下容易发动，而且对发动机的腐蚀作用小，可延长发动机的使用寿命。由于氢气与空气能够均匀混合，完全可省去一般汽车上所用的汽化器，从而可简化现有汽车的构造。更令人感兴趣的是，只要在汽油中加入4％的氢气，用它作为汽车发动机燃料，就可节油40％，而且无需对汽油发动机作多大的改进。

氢气在一定压力和温度下很容易变成液体，因而将它用铁路罐车、公路拖车或者轮船运输都很方便。液态的氢既可用作汽车、飞机的燃料，也可用作火箭、导弹的燃料。美国飞往月球的“阿波罗”号宇宙飞船和我国发射人造卫星的长征运载火箭，都是用液态氢作燃料的。

另外，使用氢—氢燃料电池还可以把氢能直接转化成电能，使氢能的利用更为方便。目前，这种燃料电池已在宇宙飞船和潜水艇上得到使用，效果不错。当然，由于成本较高，一时还难以普遍使用。

现在世界上氢的年产量约为3600万吨，其中绝大部分是从石油、煤炭和天然气中制取的，这就得消耗本来就很紧缺的矿物燃料；另有4%的氢是用电解水的方法制取的，但消耗的电能太多，很不划算，因此，人们正在积极探索研究新的制氢方法。

随着太阳能研究和利用的发展，人们已开始利用阳光分解水来制取氢气。科学家在水中放入催化剂，在阳光照射下，催化剂便能激发光化学反应，把水分解成氢和氧。例如，二氧化钛和某些含钌的化合物，就是较适用的光水解催化剂。人们预计，一旦当更有效的催化剂问世时，水中取“火”——制氢就成为可能，到那时，人们只要在汽车、飞机等油箱中装满水，再加入光水解催化剂，那么，在阳光照射下，水便不断地分解出氢，成为发动机的能源。

本世纪70年代，人们用半导体材料钛酸锶作光电极，以金属铂作暗电极，将它们连在一起，然后放入水里，通过阳光的照射，就在铂电极上释放出氢气，而在钛酸锶电极上释放出氧气，这就是我们通常所说的光电解水制取氢气法。

科学家们还发现，一些微生物也能在阳光作用下制取氢。人们利用在光合作用下可以释放氢的微生物。通过氢化酶诱发电子，把水里的氢离子结合起来，生成氢气。

前苏联的科学家们已在湖沼里发现了这样的微生物，他们把这种微生物放在适合它生存的特殊器皿里，然后将微生物产生出来的氢气收集在氢气瓶里。这种微生物含有大量的蛋白质，除了能放出氢气外，还可以用于制药和生产维生素，以及用它作牲畜和家禽的饲料。

现在，人们正在设法培养能高效产氢的这类微生物，以适应开发利用新能源的需要。

引人注意的是，许多原始的低等生物在新陈代谢的过程中也可放出氢气。例如，许多细菌可在一定条件下放出氢。日本已找到一种叫做“红鞭毛杆菌”的细菌，就是个制氢的能手。在玻璃器皿内，以淀粉作原料，掺入一些其它营养素制成的培养液就可培养出这种细菌，这时，在玻璃器皿内便会产生出氢气。这种细菌制氢的效能颇高，每消耗五毫升的淀粉营养液，就可产生出25毫升的氢气。

美国宇航部门准备把一种光合细菌——红螺菌带到太空中去，用它放出的氢气作为能源供航天器使用。这种细菌的生长与繁殖很快，而且培养方法简单易行，既可在农副产品废水废渣中培养，也可以在乳制品加工厂的垃圾中培育。

对于制取氢气，有人提出了一个大胆的设想。将来建造一此为电解水制取氢气的专用核电站。譬如，建造一些人工海岛，把核电站建在这些海岛上，电解用水和冷却用水均取自海水。由于海岛远离居民区，所以既安全，又经济。制取的氢和氧，用铺设在水下的运气管道输入陆地，以便供人们随时使用。

开发氢能还存在一种难题，那就是氢气的贮存。氢气虽然可以变成液体装在特制的钢瓶里，但是，液态氢的沸点很低，常温下的蒸汽压力又很大，贮存使用很不安全，因而在一般动力设备上很难推广应用。为了解决氢的贮存问题，人们发现了钛、铌、镁、锆、镧等金属和它们的合金，能像海绵吸水一样将氢贮存起来，形成贮氢金属，而且还可根据需要随时将氢释放出来，这就大大方便了人们对氢的贮存、运送和使用。现在在美国已经有这种供给实验室用的小型“海绵罐”出售。有些贮氢金属如钛铁氢化物，利用空气加热放氢，就能使空气本身降温到零下20℃，因而可以制成不消耗能源的理想冰箱。

还有一些贮氢金属的放氢压力能随温度的高低而急剧变化，这样就可用来制成结构简单、无噪音、无振动的氢气压缩机。所以，人们将金属氢化物也称为“静止式氢气压缩器”。例如，金属氢化物——氢化钒（vh2），当温度由25℃升高到200℃时，放出氢的压力就会由0.19兆帕（1.9个大气压）急剧升高到87兆帕（870个大气压），可以说是一种比较理想的压缩机。

第二篇：21世纪的能源教学设计14、21世纪的能源教学设计

一、教材分析

1课文主要介绍21世纪几种新能源的特点。全文可分为三段。第一段（第

1、2自然段）介绍当今使用的能源主要是煤炭、石油、天然气。第二段介绍21世纪将普遍使用的原子能、太阳能、地热等3钟新能源的特点。第三段举例说明末来新的能源很很富。

2这是一篇宣伟传科普知识的说明文。课文的段落结构比较清楚，是落实单元阅读训练点的的选学课文。课文中有些专用术语，只要求大致了解它们的意思就可以了。

二、教学目标

1能给课文分段，概括段落大意，并用段落结构比较清楚，并用段落大意归并法归纳课文的主要内容。

2能借助拼音读准生字的字音。理解新词语在课文中的意思。

3了解21世纪将普遍使用的原子能、太阳能、地热等3种新能源的特点，激发学生热爱科学的思想感情。

三、教学重点与难点

教学重点。用段意归并法归纳课文主要内容。

教学难点。归纳主要内容时，语言的组织是一个难点。

四、教学准备。让学生事先阅读有关能源的科普读物。21世纪普遍使用的新能源挂图。

五、教学时间。2课时。第1课时

（一）教学目标

1初读课文，自学生字新词。

2了解课文大意，给课文分段，学习第一段。

（二）教学过程

1揭示课题。谁知“能源”可以用来干什么。

你知道的能源有哪些。2自学课文。

（1）自学字词。生字读准音。词语联系上下文或查字典理解。

读通课文。

（2）课文介绍了哪几种新能源。用抓重点段的方法给课文分段。3自学检查。

（1）检查生字新词自学情况。

（2）讨论分段。（第一段。第

1、2自然段。第二段：第3-5自然段。第三段：第6自然段。）4学习第一段。

（1）指名读第一段，说说第一段主要写了什么。

（当今我们使用的能源主要是煤炭、石油、天然气。）

（2）课文开头的三个设问句，点出了什么。（能源的作用。）

5齐读第一段。第2课时

（一）教学目标

1细读课文，学习课文第

二、三段，概括段意。

2用段意归并法归纳课文主要内容。

（二）教学过程

1回忆：当今我们使用的主要能源是什么

2学习课文第二段。

（1）21世纪的新能源会是些什么呢。它们有什么优点呢。请同学默读第二段，完成下表。

能源名称特点（优点）用途

（2）交流。

原子能

威力最大

发电（比煤省）

潜艇可长期潜行

巨型船舰更多

太阳能

最清洁价廉

无污染发电（太阳能收集器）进入生活领域

地热

最便宜

供热取暖

（3）用“______最_______，它能_______。”的句子来介绍能源。

（4）想一想。作者是怎么介绍这三种能源的特点的。

（先概括后具体）这样写有什么样好处。

（5）归纳第二段段意。学习第三段

（1）读第三段，说说第三段主要写了什么。

（未来的新能源还有很多。）

（2）仍用“______最______，它能_______。”的句子来介绍新能源。

（3）这道填空题能填空吗。（不能。）为什么。（因为还有更多的新能源等待人们去开发。）

4归纳课文主要内容。

（1）读三段段意。

（2）独立归并。

第四篇。作为21世纪的学生应该树立怎样的理想呢作为21世纪的学生应该树立怎样的理想呢。我们将成为明天中国经济腾飞的栋梁，时代呼唤同学们中涌现出更多的驰名世界的科学家，学识渊博的教育家，叱咤风云的政治家，称雄国际市场的企业家，饮誉海内外的艺术家，才华横溢的实干家，雄才大略的军事家，素质优良的劳动者。那么我们应该给这些美好的理想插上什么样的翅膀呢。这么好的理想靠什么才能实现呢。其一是有成功的信念。实实在在地坚定信念，就会使你有能力获得成功。事实告诉我们，神六飞船能遨游太空最基本的要素，就是有“我们必定能征服太空”的伟大信念。如果不是坚定的相信人类一定能到太空旅行，那些科学家就不会有那么多的勇气、兴趣与热情，继续不断地研究下去，实现人类的理想。

其二是有正确的思想。你的意志力量，是决定你成功的力量，要想成功，先要有正确的思想方法和思想方式，而正确的思想，是一切持久成就的重要基石。思想可以使人产生自信，自信又使思想充满活力，你可以在强而有力的自信心驱使下，把自己的能力提升到无限的高峰，让你能战胜一切困难，去实现你的理想。其三是有真实地行动。我们的幻想、我们的计划、我们的目标，可以成为人生一股活动的力量，那么行动，才是我们成功的食物和水。泰戈尔说：“你最好在太阳升起的时候做些什么，不要在太阳西下的时候幻想些什么。”成功者都是立刻抓住时机，迅速做出重大决定，马上投入行动。要想成功，必须立即行动起来，要想实现理想，唯有行动起来。

我一直很佩服这些有梦想，又肯努力的人们，就像我有一些朋友想做生意、做保险，甚至出去流浪，只要她们心怀希望，我还是会欣然接受，并对其作出显性化的支持。我很喜欢有梦想的人，更喜欢在其向我讲述其梦想与计划时，伸出友情的手，为其梦想插上翅膀。同学们，只要给你们的理想插上了这些强有力的翅膀，你们就一定能够在理想的天空中自由翱翔。