甲醇作為新型清潔可再生燃料,對(duì)緩解能源危機(jī)以及實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)具有重要的戰(zhàn)略意義。二氧化碳合成甲醇工藝流程如圖所示。
(1)光伏發(fā)電裝置中實(shí)現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)化形式是
光能轉(zhuǎn)化為電能
光能轉(zhuǎn)化為電能
。
(2)電解水制H2裝置中,氫氣應(yīng)在 陰極
陰極
極排出,其電極反應(yīng)方程式為 2H2O+2e-=H2+2OH-
2H2O+2e-=H2+2OH-
。
二氧化碳加氫合成甲醇一般通過如下兩步實(shí)現(xiàn):
①CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)ΔH1=+41kJ?mol-1
②CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)ΔH2=-90kJ?mol-1
(3)二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)熱化學(xué)方程式:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49kJ?mol-1
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49kJ?mol-1
。
(4)上述兩步反應(yīng)過程中能量變化如圖所示,兩步反應(yīng)中反應(yīng)速率較慢的是 ①
①
(填“①”或“②”),理由是 反應(yīng)①活化能較大,反應(yīng)速率較慢
反應(yīng)①活化能較大,反應(yīng)速率較慢
。催化劑界面催化性能較好的催化劑是 b
b
。
(5)甲醇作為一種高能量密度的能源載體,具有廣闊的發(fā)展前景。
已知:燃料的能量密度是單位體積的燃料包含的能量,單位kJ/m3。熱值是單位質(zhì)量的燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量,單位kJ/g。
在一定溫度和催化劑作用下,車載甲醇可直接轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃?,從而為氫氧燃料電池提供氫源。已知?dú)錃夂图状嫉臒嶂捣謩e為143kJ/g和23kJ/g,與車載氫氣供能模式相比,車載甲醇供能模式的優(yōu)勢(shì)是 常溫下甲醇為液體、氫氣為氣體,相同質(zhì)量下甲醇的體積遠(yuǎn)小于氫氣,故甲醇的能量密度遠(yuǎn)大于氫氣
常溫下甲醇為液體、氫氣為氣體,相同質(zhì)量下甲醇的體積遠(yuǎn)小于氫氣,故甲醇的能量密度遠(yuǎn)大于氫氣
。