能源材料 上官文峰 燃烧与环境技术研究中心 上海交通大学机械与动力工程学院
能 源 材 料 上官文峰 燃烧与环境技术研究中心 上海交通大学机械与动力工程学院
第一章绪论 ·几个概念 ·能源与人类文明 ·能源与环境 ·能源与材料
第一章 绪论 • 几个概念 • 能源与人类文明 • 能源与环境 • 能源与材料
一、几个概念 何谓能源？ 《大英百科全书》：能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光 和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需 的能量， 《日本大百科全书》：在各种生产活动中，我们利用热能、机 械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自 然界中的各种载体，称为能源； ”我国的《能源百科全书》：能源是可以直接或经转换提供人类 所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。 能源是人类活动的物质基础（从古至今)。人类社会的发展离 不开优质能源的出现和先进能源技术的使用
一、几个概念 • 《大英百科全书》：能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光 和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需 的能量； 何谓能源？ • 《日本大百科全书》：在各种生产活动中，我们利用热能、机 械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自 然界中的各种载体，称为能源； • 我国的《能源百科全书》：能源是可以直接或经转换提供人类 所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。 • 能源是人类活动的物质基础（从古至今）。人类社会的发展离 不开优质能源的出现和先进能源技术的使用
何谓材料？ 。 材料是人类用于制造物品、器件、构件、 机器或其他产品的那些物质 材料是物质，但不是所有物质都可以称为 材料。如燃料和化学原料、工业化学品、 食物和药物，一般都不称为材料。 ·但是这个定义并不那么严格，如炸药、固 体火箭推进剂，一般称之为“含能材料”， 因为它属于火炮或火箭的组成部分
何谓材料？ • 材料是人类用于制造物品、器件、构件、 机器或其他产品的那些物质。 • 材料是物质，但不是所有物质都可以称为 材料。如燃料和化学原料、工业化学品、 食物和药物，一般都不称为材料。 • 但是这个定义并不那么严格，如炸药、固 体火箭推进剂，一般称之为“含能材料”， 因为它属于火炮或火箭的组成部分
何谓能源材料？ ·广义的“能源材料”：凡是能源工业及能源技 术所需的材料都可称为能源材料。 ·但在当今发展新能源时代，“ 能源材料”往往 指那些正在发展的、可能支持建立新能源系统 满足各种新能源及节能技术的特殊要求的材料
何谓能源材料？ • 广义的“能源材料”：凡是能源工业及能源技 术所需的材料都可称为能源材料。 • 但在当今发展新能源时代，“能源材料”往往 指那些正在发展的、可能支持建立新能源系统 满足各种新能源及节能技术的特殊要求的材料
二、能源与文明 能源和材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础， 也是人类社会经济发展水平的重要标志。 从人类的发展历史中可以清楚地看到，每一次新能 源和新材料的发现、制备和利用都体现了人类支配 自然能力的提高，带来新的产业革命和经济飞跃， 从而极大地推动了社会进步。 能源与材料又是相互联系和相互促进的，每次的能 源的开发、利用需要新的材料，而每次的材料革命， 又给能源发展带来新的机遇。 从钻木取火到光伏发电，人类文明史也是一部能源 技术不断进步、新的能源材料不断出现、人类使用 能源方式不断改变的历史
二、能源与文明 • 能源和材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础， 也是人类社会经济发展水平的重要标志。 • 从人类的发展历史中可以清楚地看到，每一次新能 源和新材料的发现、制备和利用都体现了人类支配 自然能力的提高，带来新的产业革命和经济飞跃， 从而极大地推动了社会进步。 • 能源与材料又是相互联系和相互促进的，每次的能 源的开发、利用需要新的材料，而每次的材料革命， 又给能源发展带来新的机遇。 • 从钻木取火到光伏发电，人类文明史也是一部能源 技术不断进步、新的能源材料不断出现、人类使用 能源方式不断改变的历史
能源与人类文明 人类能源利用：从“火”开始 自燃得火→堆木造火、钻燧（木）取火 火火人必
能源与人类文明 人类能源利用：从“火”开始 自燃得火 堆木造火、钻燧（木）取火
“火”的发明者 ·在古希腊，有普罗米修斯背着天神宙斯，把火从天上偷走 带给人间的神话故事。他摘取木本茴香的一枝，当太阳车 从天上驰过时，他将树枝伸到它的火焰里，由此持着这火 种降到地上，并带给了人类。 ·在中国则有燧人氏“钻木取火”和“点石击火”的传说。 有了火，人类才会有了烹调，寒冬 岁月的取暖，夜晚昏暗的照明，形 成了“刀耕火种”原始农业的主要 技术。 火使促使人类从石器时代进入铜器 时代和铁器时代。 华夏文明有文字记载的历史始于燧人氏， 燧人氏是中华民族可以考证的第一位祖先。 隧皇陵（位于商丘古城西南处）
“火”的发明者 • 在古希腊，有普罗米修斯背着天神宙斯，把火从天上偷走 带给人间的神话故事。他摘取木本茴香的一枝，当太阳车 从天上驰过时，他将树枝伸到它的火焰里，由此持着这火 种降到地上，并带给了人类。 • 在中国则有燧人氏“钻木取火”和“点石击火”的传说。 燧皇陵（位于商丘古城西南处） 有了火，人类才会有了烹调，寒冬 岁月的取暖，夜晚昏暗的照明，形 成了“刀耕火种”原始农业的主要 技术。 火使促使人类从石器时代进入铜器 时代和铁器时代。 华夏文明有文字记载的历史始于燧人氏， 燧人氏是中华民族可以考证的第一位祖先
人类能源利用 ·在人类对火的利用的初始阶段，木材是主要燃料。 ·16世纪发生于欧洲的“木材危机”迫使人们用煤代替木材作为主要能源。 17世纪到18世纪煤炭作为新能源被大规模开发、利用，使得生产力进入 了大机器时代。世界能源结构发生第一次转变：薪柴时代一煤炭时代。 ·从19世纪70年代开始，煤炭时代一石油时代。 (18世纪内燃机的发明) ·从20世纪50年代开始，世界能源→石油天然气时代。 电动机、内然机、气轮机的发明使用，实现了经济发展的“黄金时代”。 ·由于化石能源的有限性，在新技术基础上，为新能源提供开发利用的前 提。新能源是经济实现低碳发展目标的主要力量
人类能源利用 • 在人类对火的利用的初始阶段， 木材是主要燃料。 • 16世纪发生于欧洲的“木材危机”迫使人们用煤代替木材作为主要能源。 17世纪到18世纪煤炭作为新能源被大规模开发、利用，使得生产力进入 了大机器时代。世界能源结构发生第一次转变：薪柴时代⇒煤炭时代。 • 从19世纪70年代开始，煤炭时代⇒石油时代。 （18世纪内燃机的发明） • 从20世纪50年代开始，世界能源⇒石油天然气时代。 电动机、内然机、气轮机的发明使用，实现了经济发展的“黄金时代” 。 • 由于化石能源的有限性，在新技术基础上，为新能源提供开发利用的前 提。新能源是经济实现低碳发展目标的主要力量
石油资源分布情况 各国剩余石油可采储量占全球比重 25% 20% 15% 10% 5% 0% 沙特阿拉伯 伊拉克 伊 联 科威特 委内瑞 俄罗 尼日利亚 利比亚 美国 加拿 墨 卡塔尔
石油资源分布情况 各国剩余石油可采储量占全球比重 0% 5% 10% 15% 20% 25% 沙特阿拉伯 伊朗 伊拉克 阿联酋 科威特 委内瑞拉 俄罗斯 利比亚 尼日利亚 美国 中国 加拿大 墨西哥 卡塔尔 安哥拉 其他