2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫——碳中和技術(shù)對(duì)能源發(fā)展的影響考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪一項(xiàng)不屬于典型的碳中和技術(shù)路徑？(A)發(fā)展可再生能源發(fā)電(B)提高工業(yè)生產(chǎn)過程的能源效率(C)大規(guī)模植樹造林以吸收大氣中的二氧化碳(D)向大氣中直接排放二氧化碳并加以利用2.碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)中，將捕集到的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用化學(xué)品或燃料的過程，主要體現(xiàn)了該技術(shù)的：(A)捕集環(huán)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性(B)封存環(huán)節(jié)的安全性(C)利用環(huán)節(jié)的環(huán)境效益(D)整體過程的碳減排潛力3.與傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電相比，核能發(fā)電最主要的優(yōu)勢在于：(A)資源分布廣泛，易于開采(B)運(yùn)行成本極低，不受天氣影響(C)運(yùn)行過程中不排放二氧化碳(D)技術(shù)成熟，建設(shè)周期較短4.氫能產(chǎn)業(yè)鏈中，利用可再生能源（如太陽能、風(fēng)能）電解水制取的氫氣被稱為：(A)灰氫(B)藍(lán)氫(C)綠氫(D)天然氣制氫5.碳中和技術(shù)發(fā)展對(duì)全球電力系統(tǒng)帶來的主要挑戰(zhàn)之一是：(A)發(fā)電成本大幅降低(B)電網(wǎng)需要具備更高的靈活性和智能化水平(C)對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電廠的需求持續(xù)增長(D)可再生能源發(fā)電穩(wěn)定性得到極大提升6.在實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的過程中，提高能源利用效率通常被認(rèn)為是：(A)一種成本最低、最快速的減排方式(B)僅適用于工業(yè)部門，對(duì)建筑和交通效果有限(C)一種輔助性的減排手段，無法獨(dú)立實(shí)現(xiàn)目標(biāo)(D)主要通過技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)，無需政策支持7.以下哪項(xiàng)不是碳定價(jià)機(jī)制的主要作用？(A)提高高碳排放活動(dòng)的成本(B)激勵(lì)企業(yè)和個(gè)人采用低碳替代方案(C)為低碳技術(shù)研發(fā)提供穩(wěn)定的市場預(yù)期(D)直接規(guī)定所有排放源必須達(dá)到的減排比例8.碳中和技術(shù)的大規(guī)模部署可能帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)之一是：(A)大量消耗水資源(B)地質(zhì)封存場地的長期安全性和潛在的泄漏風(fēng)險(xiǎn)(C)生物質(zhì)能開發(fā)對(duì)生物多樣性的破壞(D)以上都是9.對(duì)于能源化學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言，在碳中和技術(shù)領(lǐng)域最具特色的貢獻(xiàn)可能體現(xiàn)在：(A)大規(guī)?？稍偕茉椿氐耐顿Y建設(shè)(B)碳捕集材料、催化劑及轉(zhuǎn)化技術(shù)的研發(fā)(C)碳交易市場的運(yùn)營和管理(D)國家碳中和政策的制定與實(shí)施10.隨著碳中和進(jìn)程的推進(jìn)，傳統(tǒng)能源化學(xué)工業(yè)面臨的主要轉(zhuǎn)型方向包括：(A)持續(xù)擴(kuò)大化石能源開采和利用規(guī)模(B)向低碳、零碳化工原料和燃料的生產(chǎn)轉(zhuǎn)型(C)大幅削減石油煉化業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)向純電力服務(wù)(D)減少對(duì)化學(xué)品的研發(fā)投入，專注于能源儲(chǔ)存技術(shù)二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將正確答案填在橫線上。）1.實(shí)現(xiàn)“碳中和”意味著在某個(gè)時(shí)期內(nèi)，人為產(chǎn)生的溫室氣體排放量與通過______等途徑移除的量相抵消。2.碳捕集技術(shù)根據(jù)CO2來源不同，可分為______捕集、______捕集和______捕集三大類。3.氫燃料電池汽車的主要優(yōu)勢在于其能量轉(zhuǎn)換效率高，且其唯一的排放物是______。4.能源效率提升不僅直接減少碳排放，還可以通過降低______來節(jié)省能源成本。5.政府推動(dòng)碳中和技術(shù)發(fā)展的政策工具除了碳定價(jià)，還包括______、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與補(bǔ)貼等。6.地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿瓤稍偕茉丛谔峁┑吞茧娏Ψ矫婢哂衉_____的特點(diǎn)，有助于提高能源系統(tǒng)的______。7.生物質(zhì)能的利用方式多種多樣，除了發(fā)電和供熱，還可以通過______技術(shù)轉(zhuǎn)化為液體燃料或化學(xué)品。8.先進(jìn)核能技術(shù)，特別是聚變能，若能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，有望提供大規(guī)模、______的能源供應(yīng)。9.碳中和技術(shù)不僅涉及能源領(lǐng)域的技術(shù)變革，也要求產(chǎn)業(yè)部門進(jìn)行深刻的______和協(xié)同。10.能源化學(xué)專業(yè)在應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)中，肩負(fù)著開發(fā)高效、低成本______和______的關(guān)鍵使命。三、簡答題（每小題5分，共20分。）1.簡述碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)的核心環(huán)節(jié)及其各自的功能。2.請(qǐng)列舉三種主要的可再生能源技術(shù)，并簡述其基本原理。3.描述碳中和技術(shù)發(fā)展可能對(duì)全球能源貿(mào)易格局產(chǎn)生的影響。4.為什么說實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，而非僅僅是能源技術(shù)的革新？四、論述題（每小題10分，共30分。）1.論述發(fā)展氫能技術(shù)在推動(dòng)碳中和過程中面臨的主要挑戰(zhàn)及其可能的解決方案。2.結(jié)合能源化學(xué)專業(yè)的知識(shí)，論述該專業(yè)人才在支持交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳中和中將扮演何種角色，并舉例說明。3.試分析實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)對(duì)傳統(tǒng)能源化學(xué)工業(yè)既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇，并闡述該行業(yè)可能的發(fā)展方向。---試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.C5.B6.A7.D8.D9.B10.B二、填空題1.自然吸收與清除2.燃燒后，燃燒前，富氧燃燒3.水4.能源成本5.碳稅6.可再生，韌性7.熱化學(xué)8.安全清潔9.協(xié)同10.碳捕獲技術(shù)，碳轉(zhuǎn)化利用技術(shù)三、簡答題1.簡述碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)的核心環(huán)節(jié)及其各自的功能。*答案：CCUS技術(shù)的核心環(huán)節(jié)包括碳捕集、碳運(yùn)輸和碳封存（或碳利用）。*碳捕集：從排放源（如電廠、工業(yè)設(shè)施）或直接從空氣中捕集二氧化碳。主要功能是分離和收集目標(biāo)氣體CO2。*碳運(yùn)輸：將捕集到的二氧化碳通過管道、船舶或固體形態(tài)（如干冰）輸送到目的地。主要功能是長距離或大規(guī)模轉(zhuǎn)移CO2。*碳封存：將二氧化碳注入地下深層地質(zhì)構(gòu)造（如咸水層、枯竭油氣藏）中進(jìn)行長期、安全的儲(chǔ)存，防止其返回大氣。主要功能是永久性地隔離CO2。*碳利用：將捕集到的二氧化碳轉(zhuǎn)化為其他有用的化學(xué)品、燃料或建筑材料等。主要功能是資源化利用CO2，形成碳循環(huán)。2.請(qǐng)列舉三種主要的可再生能源技術(shù)，并簡述其基本原理。*答案：*太陽能：利用光伏效應(yīng)或光熱轉(zhuǎn)換原理。光伏效應(yīng)指光子照射到半導(dǎo)體材料（如硅）上時(shí)，若能量足夠，能激發(fā)電子產(chǎn)生電流；光熱轉(zhuǎn)換指利用太陽能集熱器吸收太陽光熱量，加熱工質(zhì)（如水），用于供暖或發(fā)電。*風(fēng)能：利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子切割磁力線，產(chǎn)生電能。其能量來源是地球表面受太陽輻射不均形成的風(fēng)。*水能：利用水的勢能或動(dòng)能驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。通常修建水壩抬高水位形成勢能，或利用河流、潮汐、波浪的動(dòng)能。3.描述碳中和技術(shù)發(fā)展可能對(duì)全球能源貿(mào)易格局產(chǎn)生的影響。*答案：碳中和技術(shù)發(fā)展可能深刻影響全球能源貿(mào)易格局：*能源品種結(jié)構(gòu)變化：對(duì)化石能源（石油、天然氣、煤炭）的依賴度下降，對(duì)可再生能源（如太陽能、風(fēng)能設(shè)備）、核燃料、氫能、碳捕集技術(shù)裝備等的貿(mào)易需求增加。*區(qū)域供需格局調(diào)整：擁有豐富可再生能源資源（如太陽能、風(fēng)能）的國家可能成為凈能源出口國；擁有先進(jìn)碳中和技術(shù)或碳封存資源的國家也可能在能源貿(mào)易中占據(jù)優(yōu)勢。*技術(shù)貿(mào)易壁壘與合作：碳中和相關(guān)技術(shù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)、標(biāo)準(zhǔn)可能成為貿(mào)易壁壘，但同時(shí)也會(huì)催生大量的國際技術(shù)合作與轉(zhuǎn)讓貿(mào)易。*碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制影響：若實(shí)施碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制，高碳排放產(chǎn)品的出口可能面臨碳關(guān)稅，影響相關(guān)貿(mào)易流向和成本。4.為什么說實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，而非僅僅是能源技術(shù)的革新？*答案：實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)之所以是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，而不僅僅是能源技術(shù)的革新，是因?yàn)椋?涉及領(lǐng)域廣泛：它不僅包括能源部門的轉(zhuǎn)型（電力、熱力、交通等），還涉及工業(yè)（鋼鐵、水泥、化工等）、建筑、農(nóng)業(yè)、廢棄物處理等眾多非能源部門的深度脫碳。*技術(shù)路徑多樣且協(xié)同：需要多種低碳、零碳技術(shù)（可再生能源、核能、CCUS、氫能、儲(chǔ)能、能效提升等）的組合應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)跨部門、跨技術(shù)的協(xié)同。*經(jīng)濟(jì)與社會(huì)因素：涉及巨大的投資需求、成本效益分析、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、就業(yè)影響、能源價(jià)格波動(dòng)、公眾接受度等社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題。*政策與法規(guī)保障：需要強(qiáng)有力的政策引導(dǎo)（如碳定價(jià)、補(bǔ)貼、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)）和完善的法律法規(guī)體系來推動(dòng)和規(guī)范轉(zhuǎn)型進(jìn)程。*基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：需要進(jìn)行大規(guī)模的電網(wǎng)改造升級(jí)、氫能儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施、CCUS基礎(chǔ)設(shè)施等建設(shè)。*國際合作與公平性：碳中和是全球性挑戰(zhàn)，需要各國協(xié)同行動(dòng)，并關(guān)注發(fā)達(dá)國家與發(fā)展中國家在責(zé)任、能力和資源上的差異，確保轉(zhuǎn)型過程的公平性。四、論述題1.論述發(fā)展氫能技術(shù)在推動(dòng)碳中和過程中面臨的主要挑戰(zhàn)及其可能的解決方案。*答案：氫能技術(shù)在推動(dòng)碳中和過程中面臨的主要挑戰(zhàn)及其可能的解決方案：*挑戰(zhàn)一：高成本。目前綠氫制取成本較高，氫氣儲(chǔ)運(yùn)、加注環(huán)節(jié)也較昂貴。*解決方案：大規(guī)模部署可再生能源發(fā)電，降低綠氫制取成本；研發(fā)更高效的電解水技術(shù)；發(fā)展低成本、高容量的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)（如高壓氣態(tài)、液氫、固態(tài)儲(chǔ)氫）；完善氫能加注網(wǎng)絡(luò)，提升規(guī)模效應(yīng)。*挑戰(zhàn)二：儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施缺乏。氫氣密度低，易泄漏，需要特殊管道或低溫液態(tài)運(yùn)輸，現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施不適用。*解決方案：加大對(duì)氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)研發(fā)投入，包括管道運(yùn)輸、液氫運(yùn)輸、壓縮運(yùn)輸?shù)?；?guī)劃并建設(shè)氫能基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)；探索利用現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)輸送氫氣（需解決混輸安全等問題）。*挑戰(zhàn)三：技術(shù)瓶頸。如電解水制氫效率有待提高，燃料電池的耐久性、成本和低溫啟動(dòng)性能需改善。*解決方案：加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵材料、核心部件的研發(fā)，提升技術(shù)性能；推動(dòng)燃料電池與電力電子、熱管理技術(shù)的集成創(chuàng)新。*挑戰(zhàn)四：安全性與標(biāo)準(zhǔn)體系。氫氣的易燃易爆性帶來安全風(fēng)險(xiǎn)，相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范尚需完善。*解決方案：加強(qiáng)氫能全鏈條的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制；建立健全氫能安全標(biāo)準(zhǔn)體系；開展大規(guī)模、嚴(yán)格的安全測試和示范應(yīng)用，積累經(jīng)驗(yàn)。*挑戰(zhàn)五：應(yīng)用場景拓展。氫能在某些領(lǐng)域（如長距離輸電、重型運(yùn)輸、工業(yè)原料）是否比其他低碳選項(xiàng)更具優(yōu)勢尚需明確。*解決方案：結(jié)合具體應(yīng)用場景進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性比較，明確氫能的優(yōu)先應(yīng)用領(lǐng)域；通過示范項(xiàng)目驗(yàn)證氫能在不同領(lǐng)域的可行性和經(jīng)濟(jì)性；政策引導(dǎo)氫能在關(guān)鍵領(lǐng)域替代化石能源。2.結(jié)合能源化學(xué)專業(yè)的知識(shí)，論述該專業(yè)人才在支持交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳中和中將扮演何種角色，并舉例說明。*答案：能源化學(xué)專業(yè)人才在支持交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳中和中將扮演關(guān)鍵角色，主要涉及新型清潔能源/燃料的研發(fā)、應(yīng)用以及現(xiàn)有系統(tǒng)的低碳化改造等方面。*角色一：清潔燃料（如氫氣、合成燃料）的研發(fā)與優(yōu)化。能源化學(xué)專業(yè)涉及催化、化工合成、燃料化學(xué)等領(lǐng)域知識(shí)，是開發(fā)高效、低成本制氫技術(shù)（如電解水、光催化分解水）、甲醇/氨/汽油等合成燃料（F-T合成、電化學(xué)合成等）的核心力量。例如，研發(fā)更高效、耐用的電解水催化劑，降低綠氫成本；設(shè)計(jì)優(yōu)化合成氣制備路線，提高合成燃料的碳減排效率。*角色二：先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與材料開發(fā)。能源化學(xué)人才需要參與燃料電池（質(zhì)子交換膜燃料電池PEMFC、固體氧化物燃料電池SOFC等）電堆的設(shè)計(jì)、關(guān)鍵材料（如催化劑、膜電極組件、雙極板）的研發(fā)與性能提升；探索適用于交通的先進(jìn)燃燒技術(shù)或零排放內(nèi)燃機(jī)。例如，開發(fā)適用于車用燃料電池的高性能鉑基催化劑或非鉑催化劑，降低成本和貴金屬依賴。*角色三：儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用與集成。交通運(yùn)輸（特別是電動(dòng)汽車）對(duì)儲(chǔ)能有大量需求。能源化學(xué)專業(yè)人才在電池化學(xué)（如鋰離子電池的改進(jìn)、鈉離子電池/固態(tài)電池等新體系開發(fā)）、氫儲(chǔ)能（儲(chǔ)氫材料、氫脆問題研究）等方面有專長，為電動(dòng)汽車提供更高能量密度、更長壽命、更低成本的電池，或?yàn)槿剂想姵仄囂峁┌踩膬?chǔ)氫解決方案。*角色四：傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)尾氣后處理技術(shù)的研發(fā)。雖然目標(biāo)是替代，但在轉(zhuǎn)型期間，提升傳統(tǒng)燃油車效率并大幅降低排放仍是重要任務(wù)。能源化學(xué)人才可研發(fā)更高效的尾氣凈化催化劑（如三元催化器、SCR脫硝催化劑），減少NOx、CO、HC和顆粒物的排放。*角色五：化工品與交通運(yùn)輸結(jié)合的探索。探索利用化工過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物或能源轉(zhuǎn)化過程中的副產(chǎn)品來制備交通燃料或化學(xué)品，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)層面的碳循環(huán)。例如，利用工業(yè)副產(chǎn)氫或碳氧化物制備甲醇燃料。3.試分析實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)對(duì)傳統(tǒng)能源化學(xué)工業(yè)既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇，并闡述該行業(yè)可能的發(fā)展方向。*答案：實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)對(duì)傳統(tǒng)能源化學(xué)工業(yè)既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。*挑戰(zhàn)：*需求結(jié)構(gòu)性變化：電力、交通等領(lǐng)域?qū)茉吹男枨髮⒋蠓陆?，而工業(yè)、建筑等領(lǐng)域需要大量低碳原料和燃料，對(duì)傳統(tǒng)石化產(chǎn)品的直接需求可能萎縮。*轉(zhuǎn)型壓力：行業(yè)需要從以化石能源為基礎(chǔ)向以低碳、零碳能源和原料為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)型，涉及巨大的技術(shù)改造、設(shè)備更新甚至產(chǎn)能調(diào)整成本。*競爭加?。簩⒚媾R來自可再生能源、氫能、先進(jìn)核能等新興能源技術(shù)的激烈競爭，尤其是在發(fā)電和部分原料替代市場。*技術(shù)瓶頸：實(shí)現(xiàn)深度脫碳需要突破CCUS、綠氫制備與利用、低碳化工合成等關(guān)鍵技術(shù)，存在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。*政策與市場風(fēng)險(xiǎn)：碳定價(jià)、環(huán)保法規(guī)的收緊可能增加企業(yè)運(yùn)營成本，市場預(yù)期的不確定性也帶來風(fēng)險(xiǎn)。*機(jī)遇：*拓展新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域：可能源源化地參與到CCUS項(xiàng)目、綠氫制備與儲(chǔ)運(yùn)、低碳燃料生產(chǎn)、生物基化學(xué)品、工業(yè)過程脫碳等新興市場中。*技術(shù)升級(jí)與創(chuàng)新：推動(dòng)傳統(tǒng)工藝的節(jié)能降碳改造，并利用自身在催化、分離、化工合成等領(lǐng)域的優(yōu)勢，開發(fā)下一代低碳化工技術(shù)和產(chǎn)品。*保障基礎(chǔ)化學(xué)品供應(yīng)：在全球能源轉(zhuǎn)型中，許多基礎(chǔ)化學(xué)品（如烯烴、芳烴）的制