2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫——氫能源發(fā)展策略與能源化學(xué)的結(jié)合考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列哪種氫氣制取方法通常被認(rèn)為是最環(huán)保、最可持續(xù)的？（）A.天然氣重整B.水電解C.生物質(zhì)氣化D.煤制氫2.質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）中，起到傳導(dǎo)質(zhì)子（H+）作用的關(guān)鍵材料是？（）A.催化劑層B.陽極多孔電極C.質(zhì)子交換膜D.陰極多孔電極3.在氫能源產(chǎn)業(yè)鏈中，將氫氣從制氫地運輸?shù)接脷涞氐沫h(huán)節(jié)屬于？（）A.上游制氫B.中游儲運C.下游應(yīng)用D.基礎(chǔ)研究4.所謂“綠氫”，其主要特征是？（）A.成本最低廉B.能量密度最高C.制取過程不產(chǎn)生溫室氣體D.儲存體積最小5.下列哪一項不是氫燃料電池主要面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)？（）A.催化劑成本高昂B.系統(tǒng)效率有待提高C.儲氫材料安全性問題D.燃料電池壽命較短6.將氫氣轉(zhuǎn)化為甲醇，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一是？（）A.氫燃料電池汽車燃料B.合成氨工業(yè)C.作為儲能介質(zhì)D.作為合成燃料油的原料7.在能源化學(xué)的角度，分析氫能發(fā)展策略時，需要特別關(guān)注？（）A.氫氣的顏色B.氫能與電網(wǎng)的互動優(yōu)化C.氫氣的味道D.氫氣運輸管道的粗細(xì)8.固體氧化物燃料電池（SOFC）相對于PEMFC的主要優(yōu)勢之一是？（）A.工作溫度較低B.對燃料純度要求較低C.啟動速度快D.面積功率密度高9.氫能發(fā)展過程中，加氫站的建設(shè)是哪個環(huán)節(jié)的關(guān)鍵支撐？（）A.上游制氫B.中游儲運C.下游應(yīng)用D.技術(shù)研發(fā)10.綜合來看，目前大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的氫能技術(shù)主要依賴于？（）A.直接利用可再生能源制氫B.依賴化石燃料制氫的改進(jìn)C.高效的儲氫材料突破D.燃料電池成本的急劇下降二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題中的橫線上）1.氫氣主要通過__________、__________和__________等方法制取。2.燃料電池將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為__________的過程，其能量轉(zhuǎn)換效率通常高于傳統(tǒng)的熱力循環(huán)。3.氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要包括__________、__________和__________三個主要環(huán)節(jié)。4.氫燃料電池根據(jù)工作溫度不同，主要可分為__________、__________和__________等類型。5.在能源化學(xué)研究中，評估氫能發(fā)展策略需考慮其經(jīng)濟(jì)性、__________、__________和可持續(xù)性等多方面因素。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述電解水制氫的基本原理及其主要優(yōu)點。2.解釋什么是“藍(lán)氫”，并簡述其與“綠氫”的主要區(qū)別。3.簡述氫燃料電池的基本工作原理。4.氫能源的發(fā)展為何需要與可再生能源相結(jié)合？四、論述題（10分）結(jié)合能源化學(xué)的專業(yè)知識，論述氫能源在實現(xiàn)全球碳中和目標(biāo)中的潛力、面臨的挑戰(zhàn)以及當(dāng)前主要的發(fā)展策略。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.C5.A6.D7.B8.B9.C10.B二、填空題1.水電解天然氣重整生物質(zhì)轉(zhuǎn)化2.電能3.上游制氫中游儲運下游應(yīng)用4.熱離子型燃料電池中溫固體氧化物燃料電池（SOFC）高溫固體氧化物燃料電池（SOFC）/質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）5.安全性環(huán)境影響三、簡答題1.答：電解水制氫是利用電能將水（H2O）分解為氫氣（H2）和氧氣（O2）的過程。其基本原理是水電解反應(yīng)：2H2O→2H2+O2。主要優(yōu)點包括：制得的氫氣純度高；制取過程環(huán)境友好，不產(chǎn)生溫室氣體和污染物；技術(shù)成熟度高；可以根據(jù)可再生能源發(fā)電情況靈活制氫，是實現(xiàn)“綠氫”的主要途徑。2.答：“藍(lán)氫”是指利用含碳化石燃料（如天然氣）通過重整等方法制取氫氣，但在制氫過程中捕獲并封存部分產(chǎn)生的二氧化碳（CCS）技術(shù)的氫氣。其主要與“綠氫”（利用可再生能源電解水制氫）的區(qū)別在于：藍(lán)氫的制取過程依賴化石燃料且會產(chǎn)生碳排放（盡管被部分捕獲），而綠氫的制取過程完全清潔，不產(chǎn)生碳排放。3.答：氫燃料電池的基本工作原理是利用氫氣和氧氣在催化劑作用下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，直接產(chǎn)生電能、水和熱量。在質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）中，氫氣在陽極經(jīng)過催化劑分解為質(zhì)子（H+）和電子（e-），質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極，電子通過外部電路流向陰極。在陰極，質(zhì)子、電子和氧氣結(jié)合生成水。這個過程將化學(xué)能高效地轉(zhuǎn)化為電能。4.答：氫能源的發(fā)展需要與可再生能源相結(jié)合，主要原因如下：①可再生能源（如風(fēng)能、太陽能）具有間歇性和波動性，而氫能可以作為靈活的儲能介質(zhì)，平滑可再生能源的輸出，提高其利用率和穩(wěn)定性。②可再生能源大規(guī)模發(fā)展是未來能源系統(tǒng)的必然趨勢，電解水制氫是利用可再生能源制取綠氫的最主要、最環(huán)保的方式，兩者結(jié)合是發(fā)展清潔、可持續(xù)氫能經(jīng)濟(jì)的必由之路。③純凈的綠氫可以避免傳統(tǒng)化石能源制氫帶來的碳排放問題，助力實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。④氫能與可再生能源的協(xié)同發(fā)展有助于構(gòu)建更加多元、可靠和低碳的能源體系。四、論述題答：氫能源在實現(xiàn)全球碳中和目標(biāo)中具有巨大潛力，但也面臨諸多挑戰(zhàn)，其發(fā)展策略需多措并舉。潛力方面：①氫是理想的清潔能源載體，其燃燒只產(chǎn)生水，可用于替代化石燃料，尤其在難以電氣化的領(lǐng)域（如重工業(yè)、長距離交通、建筑供暖）具有獨特優(yōu)勢，是實現(xiàn)深度脫碳的關(guān)鍵路徑。②氫能可以與可再生能源高效結(jié)合，利用可再生能源發(fā)電電解水制取綠氫，實現(xiàn)能源的長期、大規(guī)模儲存和靈活利用，有助于解決可再生能源的波動性問題，提升其價值。③氫能產(chǎn)業(yè)鏈可以帶動相關(guān)材料、裝備制造、系統(tǒng)集成等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長點，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。面臨的挑戰(zhàn)主要包括：①成本高：目前綠氫制取成本（特別是電解水成本）仍然較高，氫氣儲運基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資巨大，燃料電池系統(tǒng)成本也居高不下。②技術(shù)瓶頸：高效、低成本的非鉑催化劑開發(fā)，輕質(zhì)高容量的儲氫材料，長壽命、高可靠性的燃料電池Stack等技術(shù)仍需突破。③基礎(chǔ)設(shè)施不足：加氫站等終端應(yīng)用設(shè)施嚴(yán)重缺乏，制約了氫能的應(yīng)用推廣。④安全問題：氫氣的易燃易爆特性要求在制、儲、運、加、用等各個環(huán)節(jié)采取嚴(yán)格的安全措施。⑤產(chǎn)業(yè)鏈尚未成熟：氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)協(xié)同性不足，商業(yè)模式尚不清晰，政策法規(guī)體系有待完善。當(dāng)前主要的發(fā)展策略包括：①大力發(fā)展可再生能源制氫，通過技術(shù)進(jìn)步和規(guī)?；瘧?yīng)用降低綠氫成本。②加強(qiáng)氫能技術(shù)研發(fā)和攻關(guān)，重點突破催化劑、儲氫材料、燃料電池、氫安全等關(guān)鍵技術(shù)。③加快氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，特別是加氫站網(wǎng)絡(luò)布局。④實施氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，明確發(fā)展目標(biāo)、重點任務(wù)和保障措施