資源簡介

(共43張PPT)
碳達峰和碳中和
—《化學與可持續(xù)發(fā)展》整理與提升
可持續(xù)發(fā)展
化學與可持續(xù)發(fā)展
“雙碳目標”
碳達峰和碳中和
核心問題：物質和能量轉化的化學問題
1 為何要控制二氧化碳的排放量？
3 我們可以為雙碳目標做些什么？
2 從科學技術層面，哪些方法有助于實現(xiàn)雙碳目標？
1.為何要控制二氧化碳的排放量？
大氣中二氧化碳含量的變化趨勢
一千年來大氣中二氧化碳的含量
【問題】大氣中二氧化碳含量的變化趨勢是怎樣的？為何有這樣的趨勢？
十八世紀六十年代后，急速升高。
工業(yè)革命開始后，大量化石燃料被開發(fā)利用。
化石燃料在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用
【問題】以金屬冶煉工業(yè)為例，解釋在工業(yè)生產(chǎn)中為何消耗大量的化石燃料？
Mn＋＋ne－→M
【知識回顧】金屬礦物開發(fā)利用
化石燃料在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Cu
Hg
Ag
電解法
熱分解法
熱還原法
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Cu
Hg
Ag
電解法
熱分解法
熱還原法
H2、CO 、C
化石燃料在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用
【知識回顧】金屬礦物開發(fā)利用
化石燃料
提供能量
提供原料
【知識回顧】煤的綜合利用
組成以碳元素為主，含有少量的氫、硫、氮等元素。
煤、石油、天然氣的綜合利用
煤、石油、天然氣的綜合利用
化學變化
煤的干餾
煤的氣化
煤的液化
將煤轉化為可燃性氣體
隔絕空氣加強熱
將煤轉化為液體燃料
【知識回顧】煤的綜合利用
煤
間接液化：煤 CO和H2 甲醇等
直接液化：煤與氫氣作用生成液體燃料
催化劑
氣化
煤的
干餾
【知識回顧】石油的綜合利用
煤、石油、天然氣的綜合利用
主要成分：多種烴的混合物
石油的分餾
（物理變化）
裂化
裂解
催化重整
C16H34 C8H18 + C8H16
催化劑
加熱、加壓
十六烷
辛烷
辛烯
重油→輕質液體燃料（特別是汽油）
C8H18
辛烷
C4H10
丁烷
＋
C4H8
丁烯
C4H10
丁烷
C2H6
乙烷
＋
C2H4
乙烯
獲得乙烯、丙烯、甲烷等化工原料
鏈狀烴 環(huán)狀烴
催化劑
加熱
【知識回顧】天然氣的利用
煤、石油、天然氣的綜合利用
清潔的燃料
合成氨、生產(chǎn)甲醇、合成含兩個或多個碳原子的其他有機物等。
主要成分：甲烷
氧化
甲醇
甲烷
大氣中二氧化碳含量過高對環(huán)境造成的影響
溫室氣體
作用：維持地球溫度
支持光合作用
過低：不利于光合作用，地表晝夜溫差增大。
過多：帶來溫室效應，導致海平面上升、氣候反常、生物滅絕等。
控制大氣中二氧化碳的含量是可持續(xù)發(fā)展的必然選擇！
【問題】二氧化碳含量過高會對環(huán)境造成什么影響呢？
2.從科學技術層面，哪些方法有助于實現(xiàn)雙碳目標？
“負碳”
減少二氧化碳的排放
處理已經(jīng)排放的二氧化碳
“減碳”
化石燃料提供了能量和物質
雙碳目標—減碳
風能、水能、太陽能等
生物質資源、廢棄塑料等
雙碳目標—減碳
我國近年和未來展望的一次能源消費占比曲線圖
【問題】我國一次能源消費結構的現(xiàn)狀及成因？
未來我國能源發(fā)展的趨勢？
種類 我國人均剩余可采儲量/世界平均可采儲量
煤炭 58.6%
石油 7.69%
天然氣 7.05%
雙碳目標—減碳
2020年全球煤炭儲量占比情況
新能源起步晚、成本高、有待研究和推廣。
成因：化石燃料易獲取、較高的能量密度、成本低等。
富煤、貧油、少氣
現(xiàn)狀：化石能源占據(jù)我國能源結構中的主導地位，其中煤炭的比例最大。
雙碳目標—減碳
雙碳目標
化石燃料現(xiàn)階段不可替代
能源發(fā)展的趨勢
能源高效利用
調(diào)整能源結構
構建化石能源清潔高效開發(fā)利用體系
雙碳目標—減碳—調(diào)整能源結構
如何調(diào)整能源結構？
大力發(fā)展太陽能、風能、地熱能、生物質能、海洋能、核能、氫能等新能源。
氫能——二十一 世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉?br/>雙碳目標—減碳—調(diào)整能源結構
【問題】氫能從何而來？氫能的哪種來源最值得研究和發(fā)展？氫能的優(yōu)勢是什么？
全球（左）中國（右）氫源結構對比圖
常見燃料熱值
灰—煤制氫 黃—天然氣制氫 綠—副產(chǎn)氫 綠—電解水
雙碳目標—減碳—調(diào)整能源結構
來源
氫能是二次能源，必須從一次能源轉化而來。
加工化石燃料
煤的氣化
工業(yè)副產(chǎn)品
水分解
電解水
氯堿工業(yè)
煤的干餾
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
電解
2H2O → 2H2↑+O2↑
產(chǎn)生碳排放
綠氫
利用太陽能、風能發(fā)的電
2H2O → 2H2↑+O2↑
光催化
雙碳目標—減碳—調(diào)整能源結構
雙碳目標—減碳—調(diào)整能源結構
氫能的優(yōu)勢：單位質量的氫氣燃燒釋放的熱能多，只生成水。
綠氫
真正意義上的清潔能源
雙碳目標—減碳—調(diào)整能源結構
2020年中國氫氣利用結構
清潔能源
化工原料
雙碳目標—減碳—調(diào)整能源結構
【知識回顧】生物質資源歷史悠久、來源廣泛。
轉化為燃料
轉化為材料、化工原料、生態(tài)化肥等
雙碳目標—減碳—綠色高效利用化石燃料
【提升】高效清潔利用煤資源
煤中的氫和碳的比例小于1
雙碳目標—減碳—綠色高效利用化石燃料
【問題】在獲得相同或者更多熱量時，怎樣降低單位質量煤炭產(chǎn)生的二氧化碳呢？
物質 熱值（1000KJ/Kg） 氫碳比
焦炭 29.7
氫氣 142.6
乙烷 52 3
乙烯 50.4 2
乙炔 50.0 1
將煤變成氫碳比更高的燃料
雙碳目標—減碳—綠色高效利用化石燃料
煤的氣化
煤的液化
煤變“油”
煤變“氣”
間接液化：煤 CO和H2 甲醇等
直接液化：煤與氫氣作用生成液體燃料
催化劑
氣化
雙碳目標—減碳—能源的高效利用
改進設備、優(yōu)化生產(chǎn)路線、尋找更加高效的催化劑、提高原子利用率等。
【問題】在工業(yè)生產(chǎn)中，如何不降低產(chǎn)量的同時降低能耗？
改進高效析氧電催化劑
某汽車品牌優(yōu)化生產(chǎn)線
雙碳目標—減碳—能源的高效利用
【知識回顧】原子經(jīng)濟性反應 原子利用率
方法一：
CH2=CH2＋Cl2＋Ca(OH)2 → ＋CaCl2＋H2O
方法二：
2CH2=CH2＋O2 2
乙烯合成環(huán)氧乙烷的兩種方法
方法二的原子利用率是100%
雙碳目標—負碳
【擴展】對二氧化碳捕集、封存與利用（CCUS）
2023年，某企業(yè)將捕集到的二氧化碳，運送至勝利油田進行驅油封存，實現(xiàn)了二氧化碳捕集、驅油與封存一體化應用。
海洋也能夠吸收、固定、儲存CO2
雙碳目標—負碳
【擴展】對二氧化碳捕集、封存與利用（CCUS）
二氧化碳是可再生的碳資源
2021年，我國科學家實現(xiàn)從二氧化碳人工合成淀粉。
人對自然資源的利用
自然資源 物質和能量
提供
海水資源
古代
現(xiàn)在
未來
【知識回顧】海水資源開發(fā)利用
→
3.我們可以為雙碳目標做些什么？
雙碳目標—從身邊事做起
節(jié)約能源
珍惜化學品
和各種材料
做好垃圾分類
化學品的合理使用
某些化學品使用不慎可能給環(huán)境或人體帶來危害
【知識回顧】化學品的合理使用
化學品的合理使用
【知識回顧】化學品的合理使用
亂用、濫用化學品的危害
化學品的合理使用
充分考慮化學品的性質和使用對象的特點，
科學、安全、有效、合理地進行使用。
【知識回顧】化學品的合理使用
（圖片均源于網(wǎng)絡）
其他環(huán)境問題
廢水
廢渣
廢氣
光化學煙霧
水華
酸雨
化學對于我們的重要性
通過學習化學，更加了解能量與物質的變化，在平時的生活中更好地利用能量和使用化學品。
化學在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中發(fā)揮重要作用。

展開更多......

收起↑