2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫——碳中和技術(shù)在能源化學(xué)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項(xiàng)的字母填在題后括號內(nèi)，每題2分，共20分）1.下列哪一項(xiàng)不屬于廣義碳中和技術(shù)范疇？A.碳捕獲、利用與封存(CCUS)B.可再生能源發(fā)電C.燃料電池技術(shù)D.碳酸氫鹽捕集技術(shù)2.燃燒后碳捕集技術(shù)通常應(yīng)用于什么場景？A.煤炭燃燒發(fā)電廠B.石油煉化廠C.直接空氣捕集設(shè)施D.生物燃料生產(chǎn)過程3.BECCS（生物質(zhì)能-碳捕獲與封存）技術(shù)的核心優(yōu)勢在于？A.捕集效率極高B.可利用現(xiàn)有燃煤電廠基礎(chǔ)設(shè)施C.不產(chǎn)生任何碳排放D.成本最低廉4.下列哪種物質(zhì)常被用作化學(xué)鏈燃燒或燃料轉(zhuǎn)換中的載氧體？A.氫氣(H?)B.氧化鐵(Fe?O?)C.氮?dú)?N?)D.一氧化碳(CO)5.碳捕獲技術(shù)面臨的重大挑戰(zhàn)之一是？A.捕集設(shè)備體積過小B.儲存地點(diǎn)的缺乏C.捕集過程能耗過高D.市場需求不足6.在能源化學(xué)領(lǐng)域，碳中和技術(shù)主要旨在解決什么問題？A.提高化石燃料燃燒效率B.降低可再生能源發(fā)電成本C.實(shí)現(xiàn)難降解污染物的處理D.減少能源生產(chǎn)和使用過程中的二氧化碳排放7.下列哪種方法不屬于物理吸附捕集二氧化碳？A.膜分離技術(shù)B.活性炭吸附C.超臨界二氧化碳萃取D.溶液吸收（如胺液吸收）8.燃燒前脫碳技術(shù)的難點(diǎn)主要在于？A.需要開發(fā)高效催化劑B.對現(xiàn)有化石能源基礎(chǔ)設(shè)施的改造難度大C.捕集后的二氧化碳處理成本高D.難以實(shí)現(xiàn)高純度碳?xì)淙剂仙a(chǎn)9.碳中和目標(biāo)要求人類社會(huì)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)實(shí)現(xiàn)？A.能源消費(fèi)總量為零B.化石燃料使用量為零C.二氧化碳排放量與碳匯量相等D.可再生能源發(fā)電量占總發(fā)電量100%10.下列哪種過程會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳？A.水電解制氫B.甲烷重整制合成氣C.光伏發(fā)電D.風(fēng)力發(fā)電二、填空題（請將答案填寫在橫線上，每空1分，共15分）1.碳中和技術(shù)旨在減少大氣中__________的濃度，從而緩解全球變暖。2.碳捕獲、利用與封存通常被簡稱為__________技術(shù)。3.直接空氣捕集（DAC）技術(shù)主要從__________中捕獲二氧化碳。4.在化學(xué)鏈燃燒中，氧化劑和燃料通常通過__________進(jìn)行物理分離。5.燃料轉(zhuǎn)換技術(shù)可以將含碳燃料轉(zhuǎn)化為__________或氫氣等低碳燃料。6.溶液吸收法捕集二氧化碳常用的吸收劑包括__________等胺類化合物。7.碳中和技術(shù)在能源化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，有助于推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)向__________轉(zhuǎn)型。8.目前大規(guī)模封存二氧化碳的主要地質(zhì)場所包括__________和咸水層。9.碳中和不僅是環(huán)境問題，也是__________和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要議題。10.活性炭因其巨大的__________而常被用作吸附材料。三、簡答題（請簡要回答下列問題，每題5分，共20分）1.簡述燃燒后碳捕集技術(shù)的原理及其主要流程。2.比較化學(xué)鏈燃燒和傳統(tǒng)燃燒技術(shù)的區(qū)別。3.簡述碳捕獲技術(shù)在能源化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的潛在價(jià)值。4.碳中和技術(shù)發(fā)展面臨的主要經(jīng)濟(jì)和環(huán)境挑戰(zhàn)有哪些？四、論述題（請就下列問題展開論述，不少于300字，10分）結(jié)合能源化學(xué)的專業(yè)知識，論述碳中和技術(shù)如何與可再生能源利用相結(jié)合，共同促進(jìn)能源系統(tǒng)的清潔低碳轉(zhuǎn)型。試卷答案一、選擇題1.B2.A3.B4.B5.C6.D7.C8.B9.C10.B二、填空題1.二氧化碳2.CCUS3.大氣4.固體載體5.氫氣6.甲基胺、二乙醇胺7.清潔低碳8.鹽巖洞穴9.社會(huì)發(fā)展10.比表面積三、簡答題1.簡述燃燒后碳捕集技術(shù)的原理及其主要流程。答案：燃燒后碳捕集技術(shù)的原理是在燃料（如煤炭、天然氣）燃燒產(chǎn)生煙氣后，將煙氣中的二氧化碳與其他氣體（如氮?dú)狻⑺魵猓┓蛛x出來。主要流程包括：煙氣預(yù)處理（去除飛灰、硫化物等雜質(zhì)）、二氧化碳捕獲（利用物理或化學(xué)方法從混合氣體中分離出CO?）、二氧化碳分離純化（進(jìn)一步提高CO?純度）以及二氧化碳運(yùn)輸和封存/利用。常用捕獲方法有溶液吸收法、固體吸附法、膜分離法等。解析思路：考察對燃燒后碳捕集基本概念和流程的理解。需要知道該技術(shù)是在燃燒*之后*進(jìn)行碳分離，并了解其核心步驟：預(yù)處理、捕獲、分離純化以及后續(xù)處置。選擇合適的捕獲方法也是考察點(diǎn)。2.比較化學(xué)鏈燃燒和傳統(tǒng)燃燒技術(shù)的區(qū)別。答案：化學(xué)鏈燃燒與傳統(tǒng)燃燒的主要區(qū)別在于：1）氧化劑不直接參與燃燒，而是通過可逆的氧化還原反應(yīng)與燃料反應(yīng)，通常借助一個(gè)固體載氧體進(jìn)行傳遞；2）反應(yīng)過程更加可控，理論上可以實(shí)現(xiàn)近乎完全的燃料轉(zhuǎn)化和高效的能量/物質(zhì)傳遞；3）可以分離產(chǎn)物CO?和H?，且過程能耗相對較低；4）反應(yīng)器設(shè)計(jì)可能更接近固體反應(yīng)器，有利于大型化和集成化。傳統(tǒng)燃燒是燃料與氧化劑（通常是氧氣或空氣）發(fā)生劇烈的放熱氧化反應(yīng)，產(chǎn)物混合，分離CO?難度大且成本高。解析思路：考察對兩種燃燒技術(shù)的核心原理差異的理解。關(guān)鍵在于抓住化學(xué)鏈燃燒中“固體載氧體”和“可逆氧化還原”這兩個(gè)特點(diǎn)，與傳統(tǒng)燃燒的“直接氧化燃燒”進(jìn)行對比。3.簡述碳捕獲技術(shù)在能源化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的潛在價(jià)值。答案：碳捕獲技術(shù)在能源化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在：1）為化石能源的清潔高效利用提供技術(shù)支撐，使其在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型期間仍能發(fā)揮作用；2）實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程（如水泥、鋼鐵生產(chǎn)）的脫碳；3）與可再生能源發(fā)電或生物質(zhì)能結(jié)合，形成BECCS等負(fù)碳排放技術(shù)路徑；4）為二氧化碳的資源化利用（如制化學(xué)品、燃料）提供原料來源；5）有助于實(shí)現(xiàn)國家或企業(yè)的碳中和目標(biāo)，提升能源安全。解析思路：考察對碳捕獲技術(shù)應(yīng)用意義的宏觀把握。需要從能源結(jié)構(gòu)、工業(yè)脫碳、負(fù)碳技術(shù)、資源利用、碳中和目標(biāo)等多個(gè)維度思考其價(jià)值。4.碳中和技術(shù)發(fā)展面臨的主要經(jīng)濟(jì)和環(huán)境挑戰(zhàn)有哪些？答案：碳中和技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)包括：經(jīng)濟(jì)方面：捕獲、運(yùn)輸、封存（或利用）的總體成本高昂；初始投資巨大；缺乏成熟穩(wěn)定的市場機(jī)制和政策激勵(lì)；長期運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性不確定性高。環(huán)境方面：捕獲過程可能消耗大量能源（導(dǎo)致“前哨效應(yīng)”），增加系統(tǒng)整體能耗；地質(zhì)封存存在泄漏風(fēng)險(xiǎn)和長期安全性評估難題；某些捕獲技術(shù)可能產(chǎn)生二次污染物；碳利用技術(shù)的環(huán)境足跡和長期影響需進(jìn)一步評估。解析思路：考察對碳中和技術(shù)現(xiàn)實(shí)障礙的認(rèn)識。經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)是普遍關(guān)注點(diǎn)，需提及成本、投資、政策等。環(huán)境挑戰(zhàn)則涉及過程能耗、封存安全、二次影響等方面。四、論述題答案：碳中和技術(shù)與可再生能源利用相結(jié)合，是推動(dòng)能源系統(tǒng)清潔低碳轉(zhuǎn)型的重要策略。首先，可再生能源（如風(fēng)能、太陽能）具有間歇性和波動(dòng)性，其大規(guī)模并網(wǎng)對電網(wǎng)穩(wěn)定性和電力系統(tǒng)靈活性提出了挑戰(zhàn)。碳捕獲技術(shù)，特別是與可再生能源發(fā)電結(jié)合的BECCS（生物質(zhì)能-碳捕獲與封存）或直接空氣捕集（DAC）技術(shù)，可以將可再生能源發(fā)電過程中產(chǎn)生的電力或熱能用于電解水制氫或驅(qū)動(dòng)其他非化石能源載體的碳捕獲過程，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放，彌補(bǔ)可再生能源的不足，并增強(qiáng)能源系統(tǒng)的韌性。其次，許多重要的能源化學(xué)過程（如合成氨、甲醇生產(chǎn)）依賴化石原料，通過燃料轉(zhuǎn)換等技術(shù)，可以將化石燃料轉(zhuǎn)化為氫氣或合成氣，再結(jié)合可再生能源產(chǎn)生的電力或氫氣，逐步替代化石原料，實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程的脫碳。此外，碳捕獲技術(shù)還可以與生物質(zhì)能結(jié)合，通過化學(xué)鏈燃燒或氣化等技術(shù)，高效清潔地利用生物質(zhì)資源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)碳的固定。這種結(jié)合不僅有助于降低對有限化石資源的依賴，還能促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。然而，這種結(jié)合也面臨技術(shù)集成、經(jīng)濟(jì)成本、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和政策協(xié)同等多方面的挑戰(zhàn)，需要持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和制度保障?？傮w而言，