2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫——新型儲能技術(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（每小題2分，共20分）1.下列哪種儲能方式主要利用電化學(xué)原理進(jìn)行能量存儲？A.抽水蓄能B.超級電容器C.壓縮空氣儲能D.飛輪儲能2.鋰離子電池中，負(fù)責(zé)傳導(dǎo)鋰離子但阻止電子通過的是？A.正極材料B.負(fù)極材料C.電解質(zhì)D.隔膜3.與傳統(tǒng)鉛酸電池相比，鋰離子電池的主要優(yōu)勢之一是？A.循環(huán)壽命短B.能量密度低C.成本高D.安全性能好4.液流電池的主要優(yōu)勢在于？A.功率密度高B.建設(shè)成本相對較低C.對溫度變化敏感D.體積能量密度大5.在可再生能源發(fā)電中，儲能技術(shù)的主要作用是？A.提高發(fā)電效率B.降低發(fā)電成本C.平衡電網(wǎng)負(fù)荷D.增加發(fā)電量6.鈉離子電池相較于鋰離子電池，其潛在優(yōu)勢包括？A.資源更豐富、分布更廣B.充電速率更快C.能量密度一定更高D.對低溫環(huán)境適應(yīng)性更好7.氫儲能的主要環(huán)節(jié)包括哪些？（多選）A.儲氫B.制氫C.壓縮D.發(fā)電8.影響儲能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素不包括？A.初始投資成本B.運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用C.儲能介質(zhì)的價(jià)格D.發(fā)電上網(wǎng)的電價(jià)9.超級電容器的主要特點(diǎn)是？A.能量密度高，功率密度低B.能量密度低，功率密度高C.循環(huán)壽命短D.對環(huán)境要求苛刻10.儲能技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向是？A.提高能量密度B.降低成本C.延長使用壽命D.以上都是二、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述鋰離子電池的基本工作原理。2.簡述液流電池儲能系統(tǒng)的主要組成部分及其功能。3.簡述壓縮空氣儲能（CAES）的基本原理及其主要類型。4.簡述儲能技術(shù)對于發(fā)展可再生能源的重要性。三、論述題（每小題10分，共30分）1.比較鋰離子電池和鈉離子電池在材料體系、性能特點(diǎn)、成本和應(yīng)用前景方面的異同。2.探討液流電池在大型可再生能源電站中應(yīng)用的優(yōu)勢、面臨的挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。3.分析氫儲能作為未來能源體系一部分，在能源化學(xué)領(lǐng)域可能扮演的角色、關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)以及未來的發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.B5.C6.A7.A,B,C,D8.D9.B10.D二、簡答題1.鋰離子電池的基本工作原理：鋰離子電池通過鋰離子（Li+）在正負(fù)極材料之間可逆地嵌入和脫出，實(shí)現(xiàn)電能的存儲和釋放。充電時(shí)，外部電源驅(qū)動鋰離子從正極脫出，通過電解質(zhì)遷移到負(fù)極，并在負(fù)極嵌入；放電時(shí)，鋰離子從負(fù)極脫出，通過電解質(zhì)遷移到正極，并在正極嵌入，同時(shí)在外電路中形成電流。2.液流電池儲能系統(tǒng)的主要組成部分及其功能：主要包括電源管理系統(tǒng)（PCS）、儲能罐、泵站、電堆（或電解池）、變壓器和開關(guān)設(shè)備等。電源管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制充放電過程；儲能罐用于儲存兩種不同的電解液；泵站負(fù)責(zé)將電解液泵入或泵出電堆；電堆是進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的核心部分；變壓器和開關(guān)設(shè)備用于調(diào)節(jié)電壓和電流，并與電網(wǎng)連接。3.壓縮空氣儲能（CAES）的基本原理及其主要類型：基本原理是利用電能驅(qū)動壓縮機(jī)壓縮空氣，將能量存儲在壓縮空氣中，需要時(shí)再釋放壓縮空氣驅(qū)動渦輪機(jī)發(fā)電。主要類型包括：抽水蓄能（利用水重力轉(zhuǎn)換能量，不屬于純壓縮空氣儲能）、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)-壓縮空氣儲能、電機(jī)-壓縮空氣儲能、超臨界壓縮空氣儲能等。其中，電機(jī)-壓縮空氣儲能和燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)-壓縮空氣儲能是較常見的純壓縮空氣儲能形式。4.儲能技術(shù)對于發(fā)展可再生能源的重要性：可再生能源（如風(fēng)能、太陽能）具有間歇性和波動性，而儲能技術(shù)可以有效平抑這種波動，提高可再生能源發(fā)電的穩(wěn)定性和可靠性，實(shí)現(xiàn)可再生能源的大規(guī)模并網(wǎng)和消納；有助于構(gòu)建更加靈活、高效的智能電網(wǎng)，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性；能夠?qū)崿F(xiàn)能源在時(shí)間和空間上的優(yōu)化配置，促進(jìn)多元化能源體系的構(gòu)建。三、論述題1.比較鋰離子電池和鈉離子電池在材料體系、性能特點(diǎn)、成本和應(yīng)用前景方面的異同：材料體系方面，鋰離子電池正極材料多樣（如LCO,LFP,NCM等），負(fù)極材料主要為石墨，電解質(zhì)為有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)；鈉離子電池正負(fù)極材料體系也有多樣性（如普魯士藍(lán)類似物、硬碳等），電解質(zhì)可以是液態(tài)、固態(tài)或凝膠態(tài)，且對鈉離子更友好。性能特點(diǎn)方面，鋰離子電池能量密度通常更高，充電速率更快，但成本相對較高，低溫性能和對鋰金屬沉積的敏感性可能限制其應(yīng)用；鈉離子電池資源更豐富，低溫性能和安全性相對更好，循環(huán)壽命可能更長，但能量密度和功率密度通常低于鋰離子電池。成本方面，鋰資源稀缺性和提純難度導(dǎo)致鋰離子電池成本較高，而鈉資源豐富，鈉離子電池有望具有成本優(yōu)勢。應(yīng)用前景方面，鋰離子電池目前廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、電動汽車等領(lǐng)域；鈉離子電池因成本和安全性優(yōu)勢，在低速電動車、儲能系統(tǒng)（尤其適用于需要長壽命和寬溫域的場景）等領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力。2.探討液流電池在大型可再生能源電站中應(yīng)用的優(yōu)勢、面臨的挑戰(zhàn)以及可能的解決方案：優(yōu)勢在于：能量密度適中，功率密度可調(diào)；循環(huán)壽命長，可達(dá)數(shù)萬次；規(guī)?？蓴U(kuò)展性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)大型化；安全性高，不易發(fā)生熱失控；環(huán)境友好。面臨的挑戰(zhàn)包括：建設(shè)成本相對較高（尤其是電解液和電堆）；能量密度低于鋰離子電池；部分液流電池對環(huán)境溫度變化較為敏感；電解液的成本和壽命問題?？赡艿慕鉀Q方案：通過技術(shù)創(chuàng)新降低電堆成本和電解液成本；研發(fā)對溫度適應(yīng)性更寬的電解液和電池管理系統(tǒng)；優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高整體能量效率和效率穩(wěn)定性；探索新型液流電池技術(shù)（如固態(tài)液流電池）；通過規(guī)?；a(chǎn)和產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化降低整體造價(jià)。3.分析氫儲能作為未來能源體系一部分，在能源化學(xué)領(lǐng)域可能扮演的角色、關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)以及未來的發(fā)展方向：角色：氫儲能可以作為大規(guī)模、長周期的能源載體，有效解決可再生能源的波動性問題；可以作為燃料電池的燃料，提供清潔的電力和熱能；可以作為工業(yè)原料（如合成氨、甲醇）或交通燃料（氫燃料電池汽車）；可以促進(jìn)不同能源系統(tǒng)（電力、天然氣、交通等）的互聯(lián)互通和協(xié)同優(yōu)化。關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)：低成本的綠色制氫技術(shù)（電解水制氫成本仍較高）；高效、安全、長壽命的儲氫技術(shù)（氣態(tài)儲氫密度低，液氫溫度要求低，固態(tài)儲氫材料需突破）；高效、低成本的氫能利用技術(shù)（燃料