新能源材料模拟题

新能源科学与工程

资料一

1.下列属于不属于新能源（ C）

A地热能 B风能 C水能 D生物质能

2.煤、石油以及风能、太阳能、核能、地热能等是可以直接从自然界获得的，统称为（B ） A.二次能源 B.一次能源 C.可再生能源 D.不可再生能源 3.在南半球为了得到最大的年辐射量，集热器应朝（ A）方向 A 北 B 东 C南 D西

4.古希腊哪位科学家让士兵用用盾牌聚光击败敌军木船（ B） A亚里士多德 B阿基米德 C 欧几里得 D哥白尼 5.下列属于未来新能源的是（ C） ①天然气 ②煤 ③核能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能 ⑧氢能． A.①②③④ B．⑤⑥⑦⑧ C．③⑤⑥⑦⑧ D．③④⑤⑥⑦⑧ 6.节约资源是我国的基本国 策。国家实施 ( D)的能源发展战略。

A． 开发为主，合理利用 B． 利用为主，加强开发

C． 开发与节约并举，把开发放在首位 D.节约与开发并举，把节约放在首位 7.有利于防止温室效应的有效措施是（B ） ①减少煤、石油、天然气的燃烧；②禁止生产含氟冰箱；③大量植树造林；④充分利 用太阳能、风能等环保能源；⑤用大量石灰水吸收． A.①②④ B．①②③④ C．②③④ D．①②③④⑤

8.化石燃料资源将日趋桔竭，太阳能、风能、氢能和核能等新能源的使用范围将越来越广． 下列有关说法中，错误的是（ C）

A．水力发电，符合“低碳经济”理念 B．风力发电时，不会对大气造成污染 C．太阳能发电时，太阳能直接转化为化学能 D．煤和石油都是化石燃料 9.关于核能的下列说法中，不正确的是( D)

A.核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的

B.如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内会放出巨大的能量，并发生猛烈的 爆炸 C.氢弹是利用轻核的聚变制成核武器

D.原子弹是利用轻核聚变或重核裂变制成的核武器

10.对裂变的链式反应加以控制，使核能平稳缓慢地释放出来的装置叫 ( D) A．原子弹 B．氢弹 C．核电站 D．核反应堆 二、 填空判断题（每题2分，共40分）。

1. 中国古代科技成就辉煌，被誉为“四大发明”的是：（ 造纸）、（ 火药）、（ 印刷术）、（ 指南针） 2. 潮起潮落主要于下列地球公转天体现象有关 （ ×） 3. 我国,东南和西北地区风力资源比较丰富。 （ √） 4. 生物质能是由太阳能转化的。（ √）

5. 晶硅太阳能电池正极的掺杂元素是B （ √） 6. 日本核物理研究在多方面居世界第一 （√ ） 7. 可以用浓硫酸刻蚀晶硅表面 （× ）

8. 在太空建立太阳能发电站完全有可能实现 （ √） 9. “太阳能之父”在日本 （ ×）

10. 最近我国科学家研制出了极具应用潜力的水锂电池（ √） 11. 西藏地区有丰富的地热资源 （ √）

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12.一般单体铅酸蓄电池的电压为2v（ √） 13. 太阳光可以分解水 （ ×）

14. 可以用转基因藻类制氢、制生物柴油 （ √） 15. 航天工业的氢气主要来自电解水 （ ×） 16. “标准煤”的单位是KJ/㎏ （ ×）

17. 乙醇汽油是用作内燃机燃料的工业乙醇（× ） 三、简答题（15分）

来到新余你对新余的新能源公司认识多少？请列举至少5个 四、论述题（本题15分）

材料一、传统能源的利用对环境产生极大的污染，可人们仍然大量使用； 新能源相对更清洁，却不能普遍使用。

作为新能源专业的一名学生，您有何观点想法？

资料二

一.单项选择题（20分，每题2分。请将正确答案的序号填入题中的括号内。） 01．下列新能源中属于二次能源的是( C)

A 地热能 B 核能 C 生物质能 D太阳能 02．关于核能概述错误的是( A)

A 目前核电站使用的都是核聚变技术。 B 核裂变产生的放射性污染可以防护。 C 核聚变的原料可取之于海水，没有放射性污染。 D 核裂变的污染程度小于烧煤产生的尘埃造成的放射性污染。 03．洁净煤技术，是指从煤炭( B)的全过程，旨在减少污染物排放与提高利用效率的生产、加工、转化、燃烧及污染控制等新技术体系。

A生产到使用的各个环节 B开采到利用的各个环节 C消费到回收的各个环节 D生产到消费的各个环节 04．风能的大小与风速的 ( B) 成正比

A二次方 B三次方 C四次方 D五次方 05．属于直接利用太阳能的技术是( A)

A 光伏发电 B 水利发电 C 风力发电 D 地热能 06．关于氢能的特点错误的是( C)

A氢能是取之不竭，用之不尽的。 B氢在燃烧时不产生污染物，是理想的绿色能源。 C碳纳米管在氢能的储运应用方面已经成熟。 D氢气释放能量快，反应速率常数高。

07．纳米技术是指在 (C ) 尺度范围内研究电子、原子、分子和分子内在规律及特征，并用于制造各种特种的一门综合性科学技术。

A 0.1-- 10nm B 0.1-- 10μm C 1--100nm D 1--100μm 08．关于煤炭液化表述错误的是( D)

A是将固体状态的煤炭经过化学加工转化为液体产品。 B可以将硫等有害元素及灰分脱除，得到洁净的二次能源。 C能够优化能源结构、解决石油短缺、减少环境污染。 D可以得到更多的能量。

09．风力发电技术已经走向成熟，下列关于全球风电装机容量前五位的国家排序正确的是( A) A德国、西班牙、美国、丹麦、印度 B 美国、德国、中国、日本、丹麦 C 美国、西班牙、德国、中国、印度 D 德国、中国、西班牙、印度、丹麦 10．与国外相比，我国生物质能技术存在较大的差距，但不包括( B)

A厌氧消化产气率方面。 B生物燃料的规模化生产方面。 C秸秆直接燃烧供热技术研究和设备开发方面。 D生物质发电技术和装置方面。

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二.多项选择题（30分，每题3分。请将正确答案的序号填入题中的括号内，多选、少选、误选均不得分。） 01．新能源包括( ABCDE)

A太阳能 B生物质能 C核能 D氢能 E海洋能 02．生物质能的优点有( ABC)

A燃烧容易 B污染少 C灰分低 D热值高 E热效率高 03．属于现代生物质的是( ABCE)

A工业性木质废弃物 B工业性甘蔗渣 C城市废物 D动物的粪便 E生物燃料 04．中国洁净煤技术计划框架涉及的领域有( ABCE)

A煤炭加工 B煤炭的高效洁净燃烧 C煤炭转化 D煤炭的开采 E污染排放控制与废弃物处理 05．氢的储存方式(ABCDE )

A常压储氢 B高压储氢 C液氢储氢 D金属氢化物储氢 E 吸附储氢 06．生物柴油的生产技术涵盖了下面哪些技术 (ABCDE )

A化学催化剂法 B生物酶催化剂法 C无催化剂法 D常压法 E加压法 07．太阳能材料按性能和用途可分为( ABCD)

A光热转换材料 B光电转换材料 C光化学能转换材料 D光能调控变色材料 E纳米材料 08．乙醇汽油表述正确的是( ACDE)

A是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和汽油的混合物。 B乙醇汽油是用80%的普通汽油和20%的燃料乙醇调和而成的。 C它能够有效改善油品的性能和质量。

D它不影响汽车的行驶性能，并且可以减少有害气体排放量。 E是一种新型清洁燃料。

09．关于“绿色二次电池”的说法正确的是( ABCDE) A目前正处于镍氢电池和锂离子电池的绿色电池时代。 B锂电池目前已经独占手机和手提电脑市场。

C二次电池在新能源汽车、风电储能和太阳能储能等领域具有巨大前景。 D锂离子电池具有重量轻、体积小、寿命长、电压高、无污染等特点

E镍氢电池具有能量密度高、充放电速度快、质量轻、寿命长、无环境污染的特点。 10．关于风能的说法正确的有(ABD )

A 风能利用有风力发电和风能作动力两种形式。 B风能比生物燃料、核能、洁净煤要更清洁。 C风能比较稳定，能够持续供电。 D风能是太阳辐射引起空气流动形成的能源。 E风能与风速成正比。

三.判断题（10分，每题1分。分析判断下列各题，正确的画“ √ ”，错误的画“×”。） 01．在自然界中以现成的形式存在的能源，称之为一次能源(√ ) 02．生物质能既可以直接利用，也可以间接利用( √)

03．生物质能是仅次于煤炭、石油居于世界能源消费总量第三位的能源(X ) 04．地热能是来自地壳之下的高温能源。(√ ) 05．风能是太阳能的一种转化形式( √)

06．纳米材料是指一种称为“纳米”的新物质制成的材料。( X) 07．水煤浆就是煤和水的混合物。( X) 08．天然气的主要成分是甲烷。( √)

09．燃料电池和蓄电池一样，都是将化学能转化为电能。(√ ) 10．钴酸锂电池可以使用在电动自行车上。( X)

四．填空题(20分，每题2分，错1空扣2分，每题最多扣2分)

01．新能源材料是指实现新能源的____转化____和___利用___以及发展新能源技术中所要用到的关 键材料。

02．太阳能的利用分为_直接利用__和 间接利用__两种。

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03．在一些国家将_节能_视为与煤炭、石油、天然气和电力同等重要的“第五能源”。

04．生物质能以__生物质为载体的能量形式，即通过植物的__光合作用__把太阳能转化为化学能储存。 05．新型煤化工以___生产洁净能源___和__可替代石油化工__的产品为主。

06．燃料电池就是将燃料所拥有的____化学能____转化为__电能__供系统使用的装置。 07．风能大小与空气密度成____正比____。

08．纳米结构是指在___纳米尺度上___构架功能性结构。

09．“绿色二次电池”是利用化学反应的___可逆性____组建成一个新电池，即当一个化学反应转化为电能之后，还可以用电能使化学体系修复，然后再利用化学反应转化为电能。

10．天然气是存在于地下岩石储集层中____以烃为主体___混合气体的统称。 五．简答题（10分，每小题5分）

01．实施“分布式能源”可达到什么目的？

答： 实施分布式能源可实现多系统优化，将电力、热力、制冷与蓄能技术结合，实现多系统能源容错，将每一系统的冗余限制在最低状态，利用效率发挥到最大状态，以达到节约资金的目的。 02．“生物能”的优缺点是什么？

答：生物能具备下列优点：1提供低硫燃料2提供廉价能源3将有机物转化成燃料可减少环境公害4与其他非传统性能源相比，技术上的难题较少

缺点：1小规模利用2植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物3单位土地面积的有机物能量偏低4缺乏适合栽种植物的土地5有机物水分偏多(50%-95%).。 六．综合论述题（10分。）

结合你对“氢能”的认识及了解，谈一谈目前关于氢能制备方面的技术水平的概况。 制氢技术有： (1)化石燃料制氢，用化石燃料制氢技术成熟、效率高、成本低，目前世界上氢气大部分都是以化石燃料为原料制取。 (2)水制氢：以水为原料的制氢技术，可以形成水分解制氢，氢燃烧生成水的循环过程，主要包括以下六种方法： 1电解水制氢：主要问题是电解效率低，能量转化率低，不到32%，成本很高，使该方法大规模制氢受到了限制。 2水裂解法制氢：将水蒸汽加热到3000K以上的高温使水分子热裂，直接分解成氢气和氧气，但要耗大量的能量。 3太阳能光解水制氢：以水为原料，利用太阳能为能源在光照下产生氢气。

4等离子体化学制氢：水以蒸汽形态在反应器中通过高频放电，使水分子外层失去电子而处于电离状态，被电场加速的离子相互作用，进而分解为氢和氧。

5生物化学制氢：利用植物的光合作用分解水制氢或产氢细菌在太阳光照射下制氢。 6生物质制氢：美国研究从生物质气化转换合成气产氢、生物质快速热解油催化蒸气重整制氢、生物质超临界水气化产氢。 (3)生物制氢：微生物制氢能力的高低直接决定生物制氢系统的效率。 (4)风能制氢：利用风能发电来水解水产生氢。

(5)太阳能制氢：研究利用太阳能分解水制氢的方法有太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等。

资料三

一、名词解释

1、二次电池：又称充电电池或蓄电池，在放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生，恢复工作能力，可多次重复使用的电池。

2、薄膜太阳能电池：将一层或者几层不同成分的薄膜沉积到一个衬底上，并且具有光伏效应的半导体器件。 3、燃料电池：燃料电池是一种能够持续的通过发生在阳极和阴极的转换装置。

4、核能：质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，一旦原子核发生分裂（核裂变）或聚合（核聚变），就可能释放出惊人的能量，这就是核能。

5、新能源：相对于常规能源而言，以采用新技术和新材料而获得的，在新技术基础上系统地开发的能源，例如太阳能、风能、海洋能、生物质能等。

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6、储能技术：为有效地利用能源，采取储存和释放能量的人为过程和技术手段成为储能技术。

7、热核反应：核聚变反应要在数千万度高温（超高温）和超高压条件下才能进行，单位质量所释放出来的能量一般为核裂变反应的4倍以上，通常又称这种核聚变反应为热核反应。

8、碱性蓄电池：以KOH、NaOH水溶液作为电解质的蓄电池统称为碱性蓄电池。

9、新能源材料：是实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术所用到的关键材料，包括新能源技术材料、能量转换与储能材料、节能材料等。

10、生物质能：是指利用生物体本身来产生能量，具体指将植物转化为乙醇、氢气、生物柴油以及其他生物化学材料。

二、基本知识

1、可再生能源包括太阳能、 风能 、地热能 、海洋能、生物质能、氢能和水能等。

2、相变储能材料的热物性主要包括： 热导率、比热容、热膨胀系数、相变潜热 、相变温度 。 3、 锂离子电池正极材料氧化物类主要有：钴酸锂（LiCoO2）、镍酸锂（LiNiO2）、 锰酸锂（LiMn2O4）、钒酸锂（Li3V2O5）、三元氧化物材料等。

4、锂离子电池负极材料主要有：中间相微珠碳（MCMB）、 石墨化碳、碳纤维、碳纳米管、金属合金、硅基材料等。

5、硅是目前太阳能电池的主要材料之一，按照其微观结构的不同，用于太阳能电池的硅分为单晶硅、多晶硅 和非晶硅。

6、黄铜矿基太阳能电池材料主要有：CuInSe2、CuGaSe2、 Cu(In,Ga)Se2、 CuInS2等。

7、核能利用是人类高效率利用核能，使核燃料在受控条件下发生核反应，按照反应方式可分为：核裂变与核聚变 。

8、氢能是对环境无害的绿色能源，获取氢的原料是水，资源丰富，氢使用后产物是纯水或水蒸汽，故此氢是完全可再生的燃料。氢能源系统的技术关键是氢的制造、储存、运输和利用技术。

9、质子交换膜燃料电池（ PEMFC）的双极板材料大致可分为碳（石墨）材料、 金属材料和复合材料。 10、透明导电薄膜玻璃是在玻璃基底上通过物理或者化学方法制作的透明导电氧化物薄膜，主要包括In2O3, SnO2, ZnO, CdO氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料，例如 In2O3：Sn(ITO), ZnO:In(IZO), ZnO:Ga(GZO), ZnO:Al(AZO)。

11、镍氢电池的正极材料—球形Ni(OH)2的制备方法主要有三种：化学沉淀结晶法； 镍粉高压催化氧化法；金属镍电解沉淀法。

12、镍氢电池的负极材料—储氢合金按照组成配比（或晶型）可以分为AB5、 AB2、AB、A2B型四种。 13、碱性电池的种类：铁镍电池；镉镍电池；镍氢电池；锌银电池。

14、风力发电机的主要部件有：风机叶片、发电机、齿轮箱、控制器、变流器、偏航系统。 15、高质量复合材料风力发电机叶片往往采 RIM、RTM 、缠绕及预浸料/热压工艺制造。 16、风力发电机的塔架和结构件包括：轮毂、主轴、塔架立柱、机舱底坐、法兰盘等。 17、按照储存状态下能量的形态，可以分为机械储能、化学储能、蓄电、风能储存、水能储存、蓄热等。 18、能源材料即能源工业及能源利用技术所需的材料，可以分为：新能源材料、储能材料、节能材料 。 19、风力发电机是三相交流电型发电机， 三相交流电发电机又分为三相异步发电机和同步发电机。 20、锂离子电池负极碳材料的改性主要有以下几个方面：非金属的引入、金属的引入、表面处理和其他方法。

三、简答题

1、简述相变储能材料的种类，复合相变储热材料的制备方法主要有哪几种？

答案：相变储能材料的种类很多，主要分为无机类、有机类、混合类（或复合类）。复合相变储热材料（PCM）的制备方法有： （1）胶囊化技术；（2）利用毛细管技术将相变材料吸附到多孔基质中去；（3）与高分子材料复合制备PCM；（4）湿化学法制备无机、有机纳米复合PCM。

2、锂离子二次电池的特点与应用领域有哪些？

答案： 锂离子二次电池的特点是工作电压高，重量和体积比能量高，循环寿命长，自放电少，无记忆效应，安全性高，与环境友好（绿色能源）。

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锂离子二次电池广泛应用于移动电话、笔记本电脑、数码相机、电动自行车、卫星、导弹、鱼雷等。 3、热中子反应堆有几个组成部分？其中的主要材料是什么？

答案：热中子反应堆有核燃料、减速剂、冷却剂可控制材料四个主要部分组成。 ①核燃料 一般有放射性元素钍（钍232 ）、钚（钚239）和铀（铀233铀235铀238）三种。②慢化剂（减速剂） 除了快速增殖反应堆外，其他热中子反应堆都需要减速剂，用作减速剂的材料主要有轻水、重水、铍和石墨4种。③冷却剂 冷却剂可以是液体也可以是气体，在热中子堆中最常用的是轻水、重水、氦和二氧化碳；在快中子堆中用液态钠作为冷却剂。④控制材料 一般地控制材料使用高热中子吸收截面的棒状（控制棒），从材料上讲有硼、镉、B4C、银-铟-镉合金。

4、直接甲醇燃料电池（DMFC）与质子交换膜燃料电池（PEMFC）相比，催化剂材料有何不同？

答案： 质子交换膜燃料电池使用甲醇为燃料时称为甲醇燃料电池，甲醇和水通过阳极扩散层到达阳极催化剂层，发生电化学氧化反应，生成二氧化碳、质子及电子。甲醇分子氧化成二氧化碳并不是一步完成的，而是经过经过中间产物甲醛、甲酸、一氧化碳。铂催化剂对CO具有很强的吸附力，紧紧吸附在铂上的CO会大大降低它的催化活性，造成电池性能恶化（称为催化剂中毒）。故直接甲醇燃料电池阳极点催化剂一般采用二元或多元催化剂，例如，Pt-Ru二元合金，Pt-Ru/C复合催化剂，以及Pt-Ru-W、Pt-Ru-Mo/C 三元合金催化剂。

5、太阳能电池组件生产流程即太阳能电池封装线，是太阳能电池生产中的关键步骤，说明太阳能电池组件生产流程。

答案： 1、电池检测(分片)——2、正面焊接—检验—3、背面串接—检验—4、叠层（玻璃清洗、材料（TPT、EVA）检验、玻璃预处理、敷设） ——5、中道检验（过程检验）——6、层压（去毛边）——7、装边框（涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶）——8、焊接接线盒——9、高压测试——10、组件测试—11、外观检验—12、包装入库

6、镍氢电池有哪几部分组成？其主要优点有哪些？

答案：镍氢电池有圆柱形、方形和扣式三种电池结构形式，不论哪种外形的电池均由外壳、正极片、负极片、正负极极耳（导电带）、密封圈、放气帽（正极）和隔膜等组成。

镍氢电池的优点：(a) 能量密度高； (b) 无镉污染，是绿色电池； (c) 可以大电流快速充放电；（d) Ni／MH电池的工作电压也是1.2V，与Ni／Cd电池具有互换性等独特优势。 E?1mv22四、问答题

1、说明二次锂离子电池的充放电原理，以钴酸锂（LiCoO2）为正极材料，碳为负极材料，写出正极反应、负极反应与总电池反应的化学式。

答案： 锂离子电池由正电极、负电极、电解质、隔膜和外部控制电路组成。在充电时锂离子从正极中脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中。

在放电时锂离子由负极中脱嵌，通过电解质和隔膜， 重新嵌入到正极中。

正极材料是典型的过渡金属氧化物，例如，尖晶石结构如：LiMn2O4，层状结构有：LiCoO2。在充放电反应过程中，随着锂离子的嵌入\\脱出可逆性好，伴随反应的体积变化小，锂离子扩散速度快，以便获得良好的循环特性和大电流特性。负极材料主要是碳材料，例如石墨电极，因为石墨导电性好，结晶度较高，具有良好的层状结构，适合锂的嵌入\\脱出

锂在碳中的嵌入、脱嵌反应快，即锂离子在固相的扩散系数大，碳负极材料体积变化小。 正、负极反应与总电池反应如下： 正极反应 ：LiCoO2→CoO2+Li++e- 负极反应 ：Li++e-+C6→LiC6

电池反应 ：LiCoO2+C6→CoO2+ LiC6

2、阐述以硅砂为原料制备单晶硅锭的工艺技术路线以及工艺过程。 答案：（１）、砂子还原成治金级硅（２）、治金级硅提纯为半导体级硅（３）、半导体级硅转变为硅片

3、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种高温燃料电池(工作温度为600℃～700℃)，与其他类型的燃料电池相比其电化学反应及电池组成材料均有所不同，说明此燃料电池的电化学反应以及电池的阳极、阴极、隔膜与电介质材料。

答案：熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)的电化学反应如下：

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阴极反应：O2 + 2CO2 +4e- →2 CO32-

阳极反应：2H2 + 2CO32- → 2H2O +2 CO2 + 4e-

总反应： O2 + 2H2 → 2H2O

熔融碳酸盐燃料电池采用碱金属（Li、Na、K）的碳酸盐为电解质，导电离子为碳酸根离子，碳酸盐电解质主要有(Li/K)2CO3和(Li/Na)2CO3这二种。

多孔金属为阳极，一般为多孔镍，具体地讲Ni-Cr和Ni-Al合金为主，孔隙率50%。

阴极为多孔陶瓷，以多孔 NiO为主，孔隙率在55%，平均孔径12微米，为降低镍在电解质中的溶解度，研发氧化物复合物，例如，LiCoO2-NiO 以及 LiFeO2-LiCoO2-NiO复合多孔陶瓷。

电解质隔膜也采用多孔陶瓷，目前MCFC的隔膜一般由LiAlO2制成。

流体四大题

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