2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫——能源化學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用考試時(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)不屬于可再生能源的范疇？A.太陽能B.風(fēng)能C.天然氣D.生物質(zhì)能2.光伏太陽能電池的基本工作原理是利用半導(dǎo)體的什么效應(yīng)將光能直接轉(zhuǎn)化為電能？A.壓電效應(yīng)B.光電效應(yīng)C.嫡效應(yīng)D.熱電效應(yīng)3.鋰離子電池中，負(fù)責(zé)傳導(dǎo)鋰離子的是？A.正極材料B.負(fù)極材料C.電解質(zhì)D.隔膜4.煤的氣化過程中，主要目的是將煤轉(zhuǎn)化為？A.高溫熔融的碳B.可燃?xì)怏w（如合成氣CO+H2）C.液態(tài)碳?xì)浠衔顳.固體燃料棒5.氫燃料電池的主要副產(chǎn)物是？A.二氧化碳和水B.一氧化碳和水C.氮氧化物和水D.氫氣和水6.在可再生能源發(fā)電中，風(fēng)能和太陽能的共同缺點(diǎn)是？A.能量密度低B.傳輸損耗大C.運(yùn)行維護(hù)成本高D.存在放射性污染7.下列哪種儲(chǔ)能技術(shù)屬于物理儲(chǔ)能？A.鋰離子電池B.燃料電池C.壓縮空氣儲(chǔ)能D.飛輪儲(chǔ)能8.提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵因素之一是？A.減少材料成本B.提升襯底材料的選擇性C.增強(qiáng)光吸收能力和減少復(fù)合損失D.提高電池的機(jī)械強(qiáng)度9.石墨烯材料在能源化學(xué)領(lǐng)域的主要應(yīng)用潛力不包括？A.鋰離子電池電極材料B.光伏太陽能電池活性層C.氫氣分離膜D.燃料電池催化劑10.“碳捕獲、利用與封存”（CCUS）技術(shù)旨在解決什么問題？A.可再生能源的間歇性B.儲(chǔ)能技術(shù)的成本問題C.大氣中溫室氣體濃度過高D.化石燃料運(yùn)輸困難二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將正確答案填在橫線上）1.利用電化學(xué)原理將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為________。2.目前應(yīng)用最廣泛的生物質(zhì)能源形式是________。3.氫燃料電池的陽極發(fā)生的反應(yīng)通常是________（用化學(xué)方程式表示）。4.影響燃料電池性能的關(guān)鍵因素之一是________（催化劑）。5.所謂“能源革命”通常指以________、________和________等為主要標(biāo)志的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。6.光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由________、________、________和________組成。7.儲(chǔ)能技術(shù)需要關(guān)注的關(guān)鍵性能指標(biāo)包括能量密度、________、________和循環(huán)壽命。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述光合作用的基本原理及其對(duì)人工能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的啟示。2.簡(jiǎn)述鋰離子電池在充放電過程中，鋰離子在正負(fù)極材料中是如何遷移的。3.簡(jiǎn)述氫能產(chǎn)業(yè)鏈的主要環(huán)節(jié)及其面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。4.簡(jiǎn)述提高能源利用效率的重要意義。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述發(fā)展可再生能源技術(shù)對(duì)于應(yīng)對(duì)氣候變化的重要性，并分析其在當(dāng)前面臨的主要技術(shù)和社會(huì)挑戰(zhàn)。2.選擇一種你感興趣的儲(chǔ)能技術(shù)（如鋰離子電池、抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能等），論述其基本原理、主要優(yōu)勢(shì)、當(dāng)前存在的問題以及未來的發(fā)展方向。---試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.B5.A6.A7.C8.C9.D10.C二、填空題1.燃料電池2.生物質(zhì)成型燃料（或沼氣）3.H2+1/2O2=H2O4.催化劑5.太陽能，風(fēng)能，核能（或其他公認(rèn)的可再生能源及核能）6.太陽能電池（或光伏組件），逆變器，蓄電池，配電系統(tǒng)7.能量效率，安全性三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先回答光合作用的基本原理：植物利用光能，在葉綠體中通過光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)，將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖（有機(jī)物）和氧氣。其次，將其與人工能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（如太陽能電池、人工光合系統(tǒng)）聯(lián)系起來，強(qiáng)調(diào)兩者都利用能量（光能）驅(qū)動(dòng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化（水變氫/碳，CO2變C），人工系統(tǒng)試圖模擬或借鑒自然過程，實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存。2.解析思路：明確鋰離子在電池中的作用是電荷載體。充電時(shí)，外部電路提供電流，負(fù)極材料（如石墨）中的鋰離子失去電子變成鋰原子，嵌入到正極材料（如LiCoO2）的晶格中，同時(shí)負(fù)極生成鋰金屬或形成LixC6。放電時(shí)，鋰離子從正極材料晶格中脫出，通過電解質(zhì)遷移到負(fù)極，嵌入到負(fù)極材料中，同時(shí)釋放電子經(jīng)外部電路回到正極，負(fù)極恢復(fù)成初始狀態(tài)。3.解析思路：列出氫能產(chǎn)業(yè)鏈的主要環(huán)節(jié)：制氫（水電、電解水、化石燃料重整等）、儲(chǔ)氫（氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)材料）、運(yùn)氫（管道、液氫、氣氫槽車）、用氫（燃料電池、工業(yè)原料、交通等）。針對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)分析當(dāng)前技術(shù)挑戰(zhàn)：制氫成本和效率、儲(chǔ)氫材料的容量和安全性、運(yùn)氫基礎(chǔ)設(shè)施、用氫終端技術(shù)的成本和性能、氫氣的環(huán)境影響等。4.解析思路：從資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、國(guó)家安全等角度論述提高能源利用效率的意義。節(jié)約化石燃料資源，延緩資源枯竭；減少污染物（CO2、SO2、NOx等）和溫室氣體排放，改善環(huán)境質(zhì)量，應(yīng)對(duì)氣候變化；降低能源消費(fèi)成本，提升經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力；減少對(duì)外部能源的依賴，保障國(guó)家能源安全。四、論述題1.解析思路：*重要性：闡述能源活動(dòng)是溫室氣體排放的主要來源，導(dǎo)致全球氣候變暖。發(fā)展可再生能源（如太陽能、風(fēng)能）是減少化石燃料依賴、降低CO2排放、控制氣候變化最根本、最有效的途徑之一。它有助于實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)多元化，提高能源供應(yīng)的韌性。*技術(shù)挑戰(zhàn)：分析可再生能源的間歇性和波動(dòng)性給電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來的挑戰(zhàn)；現(xiàn)有可再生能源轉(zhuǎn)換效率有待提高；大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)成本高、技術(shù)瓶頸尚存；可再生能源制造過程本身也可能存在環(huán)境足跡（如制造光伏板的能耗、水資源消耗）。*社會(huì)挑戰(zhàn)：相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（如電網(wǎng)改造、儲(chǔ)能設(shè)施）投資巨大，投資回報(bào)周期長(zhǎng)；可再生能源發(fā)展可能對(duì)傳統(tǒng)能源行業(yè)和就業(yè)造成沖擊，需要妥善處理社會(huì)轉(zhuǎn)型問題；部分地區(qū)可再生能源資源分布與負(fù)荷中心不匹配，需要跨區(qū)輸電，面臨技術(shù)和成本挑戰(zhàn)；公眾接受度等問題。2.解析思路：（選擇一種儲(chǔ)能技術(shù)，以下以鋰離子電池為例）*基本原理：解釋鋰離子電池的工作基于鋰離子在正負(fù)極之間通過電解質(zhì)嵌入/脫出，伴隨著電子在外部電路的流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存和釋放。簡(jiǎn)述其核心部件（正負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜）及其功能。*主要優(yōu)勢(shì)：高能量密度（單位重量或體積儲(chǔ)存的能量多）、高電壓平臺(tái)、長(zhǎng)循環(huán)壽命（相比傳統(tǒng)能源）、高功率密度（快速充放電能力）、自放電率低、溫度適應(yīng)范圍較寬、結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊輕便。*當(dāng)前問題：分析成本問題（原材料、制造成本高）；安全性問題（熱失控風(fēng)險(xiǎn)，特別是高鎳正極材料）；資源瓶頸（鋰、鈷等資源有限且分布不均，環(huán)境影響）；能量密度仍有提升空間；低溫性能衰減；快速充放電穩(wěn)定性