2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——溫室氣體減排技術(shù)的研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、溫室氣體主要有哪些種類？簡(jiǎn)述它們各自的主要來(lái)源和對(duì)全球氣候變化的主要貢獻(xiàn)。二、簡(jiǎn)述可再生能源在減緩氣候變化中的作用，并列舉至少三種主要的可再生能源技術(shù)及其基本工作原理。三、什么是碳捕獲、利用與封存（CCUS）技術(shù)？請(qǐng)簡(jiǎn)述其核心技術(shù)環(huán)節(jié)，并分析其在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模溫室氣體減排方面的潛力和主要面臨的挑戰(zhàn)。四、針對(duì)火力發(fā)電廠，可以采用哪些技術(shù)進(jìn)行碳減排？比較其中兩種技術(shù)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及適用性。五、在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，有哪些主要的溫室氣體減排策略和技術(shù)？請(qǐng)選擇其中一種策略，詳細(xì)說(shuō)明其涉及的關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)展望。六、簡(jiǎn)述直接空氣捕集（DAC）技術(shù)的原理。與傳統(tǒng)的點(diǎn)源捕集技術(shù)相比，DAC技術(shù)有哪些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和當(dāng)前面臨的主要技術(shù)瓶頸？七、碳定價(jià)機(jī)制（如碳稅、碳交易市場(chǎng)）是如何影響溫室氣體減排的？請(qǐng)結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)的原理，說(shuō)明碳定價(jià)在推動(dòng)減排方面的作用機(jī)制，并分析其可能帶來(lái)的影響。八、作為能源化學(xué)專業(yè)的學(xué)生，你認(rèn)為未來(lái)在溫室氣體減排技術(shù)領(lǐng)域，最值得投入研究突破的方向有哪些？請(qǐng)結(jié)合當(dāng)前科技發(fā)展趨勢(shì)，闡述你的理由。試卷答案一、溫室氣體主要包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）和六氟化硫（SF6）等。CO2的主要來(lái)源包括化石燃料燃燒（發(fā)電、工業(yè)、交通）、水泥生產(chǎn)、土地利用變化（如森林砍伐）等。它是導(dǎo)致溫室效應(yīng)最主要的溫室氣體。CH4的主要來(lái)源包括農(nóng)業(yè)活動(dòng)（如稻田種植、牲畜腸道發(fā)酵）、化石燃料開(kāi)采和利用（天然氣泄漏）、垃圾填埋等。其單位質(zhì)量產(chǎn)生的溫室效應(yīng)遠(yuǎn)高于CO2。N2O主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)土壤（氮肥使用）、工業(yè)生產(chǎn)和燃燒過(guò)程等。其在大氣中的壽命較長(zhǎng)，溫室效應(yīng)也很強(qiáng)。其他人工合成的溫室氣體（如HFCs,PFCs,SF6）雖然濃度低，但溫室效應(yīng)潛能極高，主要來(lái)源于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。二、可再生能源通過(guò)直接利用自然界的能源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等），將能量轉(zhuǎn)化為電能或其他形式，替代化石燃料，從而減少溫室氣體的排放。主要可再生能源技術(shù)及其原理：1.太陽(yáng)能光伏發(fā)電：利用半導(dǎo)體材料的PN結(jié)光伏效應(yīng)，將太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換為電能。2.風(fēng)力發(fā)電：利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)力機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。3.水力發(fā)電：利用河流、潮汐或水壩中的水流動(dòng)能，驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。三、碳捕獲、利用與封存（CCUS）技術(shù)是指從排放源（如發(fā)電廠、工業(yè)設(shè)施）捕獲產(chǎn)生的二氧化碳，對(duì)其進(jìn)行處理、利用或長(zhǎng)期地質(zhì)封存，從而減少大氣中CO2濃度的技術(shù)。核心技術(shù)環(huán)節(jié)：1.捕獲（Capture）：從煙氣或工業(yè)尾氣中分離提取CO2，常用技術(shù)包括燃燒后捕獲、燃燒前捕獲（預(yù)捕集）和富氧燃燒捕獲。2.運(yùn)輸（Transport）：將捕獲到的CO2通過(guò)管道、船舶或卡車等運(yùn)輸?shù)嚼没蚍獯娴攸c(diǎn)。3.利用（Utilization）：將CO2轉(zhuǎn)化為有用的化學(xué)品（如甲醇、碳酸乙烯酯）、燃料（如合成天然氣、燃料乙醇）或建筑材料（如碳化水泥、混凝土添加劑）等。4.封存（Storage）：將CO2長(zhǎng)期注入地下深層咸水層、枯竭油氣藏或鹽水層中，使其與大氣隔絕。潛力和挑戰(zhàn)：潛力：能夠大規(guī)模削減發(fā)電廠和工業(yè)點(diǎn)源的CO2排放，對(duì)難以減排的領(lǐng)域具有重要作用。挑戰(zhàn)：捕獲成本高、能耗大、CO2運(yùn)輸和利用/封存的長(zhǎng)期安全性及經(jīng)濟(jì)性有待進(jìn)一步驗(yàn)證和降低。四、針對(duì)火力發(fā)電廠，可以采用的技術(shù)包括：1.煙氣脫碳（燃燒后捕獲）：在燃煤電廠煙氣中捕集CO2，如采用胺法、膜分離等技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)相對(duì)成熟，可應(yīng)用于現(xiàn)有電廠。缺點(diǎn)是能耗高、捕獲成本高、可能產(chǎn)生二次污染（如胺液廢液處理）。2.富氧燃燒（Oxy-fuelCombustion）：使用純氧或富氧空氣代替空氣燃燒燃料，產(chǎn)生含高濃度CO2的煙氣，便于后續(xù)分離。優(yōu)點(diǎn)是燃燒效率高、煙氣中CO2濃度高，分離成本相對(duì)較低。缺點(diǎn)是需要制氧裝置、燃燒溫度高對(duì)材料要求高、產(chǎn)生大量氮氧化物（需后續(xù)處理）。比較：煙氣脫碳適用于現(xiàn)有電廠改造，技術(shù)路徑成熟但成本高；富氧燃燒分離效率高、成本潛力大，但系統(tǒng)復(fù)雜、對(duì)設(shè)備要求高。五、交通運(yùn)輸領(lǐng)域的主要減排策略和技術(shù)包括：1.發(fā)展新能源汽車：推廣電動(dòng)汽車（EVs）、混合動(dòng)力汽車（HEVs）、氫燃料電池汽車（FCEVs）等。2.優(yōu)化交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)：鼓勵(lì)公共交通、慢行交通（步行、自行車），發(fā)展智能交通系統(tǒng)提高效率。3.提高燃油效率：對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，采用輕量化材料、先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)等。4.替代燃料：使用生物燃料、合成燃料等低碳能源。選擇策略：發(fā)展新能源汽車。詳細(xì)說(shuō)明：關(guān)鍵技術(shù)包括高能量密度電池（針對(duì)EVs）、高效燃料電池電堆及儲(chǔ)氫技術(shù)（針對(duì)FCEVs）、充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和智能電網(wǎng)管理。發(fā)展現(xiàn)狀：全球范圍內(nèi)新能源汽車市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，技術(shù)不斷進(jìn)步，成本逐步下降，但仍面臨電池續(xù)航里程、充電便利性、基礎(chǔ)設(shè)施配套、資源回收等挑戰(zhàn)。未來(lái)展望：隨著電池技術(shù)突破、充電網(wǎng)絡(luò)完善、氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展以及政策支持，新能源汽車有望成為未來(lái)交通領(lǐng)域減排的主力軍，逐步替代傳統(tǒng)燃油車。六、直接空氣捕集（DAC）技術(shù)的原理是利用固體或液體吸收劑/吸附劑選擇性捕獲大氣中溶解的CO2，然后通過(guò)加熱或其他方式將CO2釋放并收集起來(lái)。優(yōu)勢(shì)：DAC可以直接從大氣中捕獲CO2，不受限于特定排放源，理論上可以在任何地點(diǎn)部署，對(duì)排放源沒(méi)有依賴性，能夠捕獲歷史排放和分布廣泛的來(lái)源排放。挑戰(zhàn)：當(dāng)前面臨的主要技術(shù)瓶頸包括：捕獲效率相對(duì)較低、能耗大（特別是再生過(guò)程能耗）、吸收劑/吸附劑的容量和選擇性有待提高、材料成本高、大規(guī)模部署的經(jīng)濟(jì)可行性（捕獲成本過(guò)高）、以及CO2的后續(xù)利用或封存方案的經(jīng)濟(jì)性和安全性保障。七、碳定價(jià)機(jī)制通過(guò)為碳排放設(shè)定一個(gè)價(jià)格，從而激勵(lì)經(jīng)濟(jì)主體減少溫室氣體排放。作用機(jī)制：1.成本內(nèi)部化：將碳排放的外部成本（如氣候變化損害）轉(zhuǎn)化為排放者的內(nèi)部成本。2.激勵(lì)減排：高碳活動(dòng)成本增加，促使企業(yè)采用更低碳的技術(shù)和工藝，或減少生產(chǎn)/消費(fèi)。3.資源優(yōu)化配置：引導(dǎo)資本和勞動(dòng)力流向低碳領(lǐng)域，提高能源利用效率。4.促進(jìn)創(chuàng)新：刺激企業(yè)研發(fā)和部署低碳技術(shù)和解決方案。碳稅直接對(duì)每單位碳排放征稅；碳交易市場(chǎng)通過(guò)設(shè)定總量上限并允許排放配額交易，實(shí)現(xiàn)減排成本的有效分配?？赡苡绊懀河兄跍p排，但也可能增加企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本、影響商品價(jià)格、對(duì)特定行業(yè)或地區(qū)產(chǎn)生沖擊（“碳泄漏”），需要配合其他政策（如補(bǔ)貼、技術(shù)支持）和合理的制度設(shè)計(jì)來(lái)緩解負(fù)面影響。八、未來(lái)在溫室氣體減排技術(shù)領(lǐng)域，最值得投入研究突破的方向包括：1.低成本、高效率的CO2捕集技術(shù)：研發(fā)新型吸收劑、吸附劑、膜材料或捕集工藝，大幅降低捕獲能耗和成本。2.CO2利用技術(shù)的規(guī)?；洪_(kāi)發(fā)更多高效、經(jīng)濟(jì)的CO2轉(zhuǎn)化途徑，將其轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品、燃料或建筑材料，實(shí)現(xiàn)“負(fù)排放”或“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”。3.可再生能源高效、靈活利用技術(shù)：提高太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的發(fā)電效率、存儲(chǔ)能力和并網(wǎng)消納能力，解決其波動(dòng)性帶來(lái)的挑戰(zhàn)。4.化石能源清潔高效利用與CCUS技術(shù)的深度融合：在保障能源供應(yīng)的前提下，最大限度降低化石能源使用帶來(lái)的碳排放，特別是在工業(yè)、交通等難以電氣化的領(lǐng)域。5.核能與地?zé)崮艿鹊吞寄?/p>