2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——化學(xué)能源與可再生能源之間的聯(lián)系考試時(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)字母填在題后括號(hào)內(nèi)）1.下列哪一項(xiàng)不屬于可再生能源的化學(xué)轉(zhuǎn)化途徑？A.光催化分解水制氫B.生物質(zhì)氣化制備生物天然氣C.水力發(fā)電D.厭氧消化處理有機(jī)廢物2.在太陽(yáng)能電池中，將光能直接轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵物理過(guò)程是？A.光的反射B.光的折射C.光生伏特效應(yīng)D.光的散射3.下列哪種儲(chǔ)能方式主要依賴(lài)于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行來(lái)儲(chǔ)存和釋放能量？A.電容儲(chǔ)能B.機(jī)械重力儲(chǔ)能C.抽水蓄能D.鋰離子電池4.生物燃料（如生物乙醇）的生產(chǎn)主要利用了生物質(zhì)中的哪種化學(xué)成分？A.碳水化合物B.脂肪酸C.蛋白質(zhì)D.礦物質(zhì)5.氫燃料電池的工作原理是基于以下哪種化學(xué)反應(yīng)？A.酸堿中和B.氧化還原C.水解反應(yīng)D.酯化反應(yīng)6.為了提高太陽(yáng)能光催化分解水制氫的效率，研究者通常會(huì)關(guān)注哪些因素？（選擇兩項(xiàng)）A.催化劑的穩(wěn)定性B.半導(dǎo)體的帶隙寬度C.入射光的強(qiáng)度D.反應(yīng)體系的pH值7.生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化不包括以下哪種過(guò)程？A.氣化B.厭氧消化C.炭化D.液化8.在將可再生能源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能）大規(guī)模并入電網(wǎng)時(shí)，化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要作用是？A.直接替代可再生能源發(fā)電B.提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和靈活性C.降低可再生能源發(fā)電成本D.完全消除可再生能源的波動(dòng)性9.CO?光還原反應(yīng)旨在將哪種溫室氣體轉(zhuǎn)化為更具利用價(jià)值的化學(xué)品或燃料？A.COB.CH?C.CO?D.N?O10.下列哪項(xiàng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)氫能大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸之一？A.氫氣合成技術(shù)B.氫氣儲(chǔ)存技術(shù)C.氫氣運(yùn)輸技術(shù)D.氫燃料電池技術(shù)二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題后橫線上）11.可再生能源轉(zhuǎn)化為化學(xué)能源的過(guò)程中，______是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的重要途徑。12.儲(chǔ)氫材料是化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)中用于______氫氣的重要介質(zhì)。13.生物質(zhì)能的化學(xué)轉(zhuǎn)化可以產(chǎn)生______、生物柴油等多種能源產(chǎn)品。14.燃料電池是一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____的裝置。15.提高可再生能源發(fā)電并網(wǎng)率的關(guān)鍵技術(shù)之一是發(fā)展高效的______系統(tǒng)。16.催化劑在可再生能源化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程中起著______反應(yīng)速率、降低活化能的作用。17.太陽(yáng)能光催化技術(shù)利用半導(dǎo)體的______效應(yīng)來(lái)驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)。18.生物質(zhì)厭氧消化主要是在無(wú)氧條件下，由______催化分解有機(jī)物產(chǎn)生甲烷和二氧化碳的過(guò)程。19.氫能作為清潔能源，其利用的最終產(chǎn)物是______，對(duì)環(huán)境友好。20.將可再生能源與______能源相結(jié)合，是構(gòu)建可持續(xù)能源體系的重要策略。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）21.簡(jiǎn)述太陽(yáng)能電池的基本工作原理及其主要組成部分。22.比較化學(xué)儲(chǔ)能（如電池）和物理儲(chǔ)能（如抽水蓄能）在能量轉(zhuǎn)換方式和應(yīng)用場(chǎng)景上的主要區(qū)別。23.闡述生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為生物燃料的主要步驟及其涉及的關(guān)鍵化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型。四、論述題（10分）結(jié)合當(dāng)前能源形勢(shì)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，論述發(fā)展可再生能源化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和應(yīng)對(duì)氣候變化的重要性，并分析其中面臨的主要科學(xué)挑戰(zhàn)和技術(shù)瓶頸。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.D4.A5.B6.A,B7.B8.B9.C10.B二、填空題11.光化學(xué)12.儲(chǔ)存13.生物燃料14.電能15.化學(xué)儲(chǔ)能16.改變17.光生電18.微生物19.水20.化石三、簡(jiǎn)答題21.太陽(yáng)能電池的基本工作原理是利用半導(dǎo)體材料的光生伏特效應(yīng)，將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)換為電能。當(dāng)光子照射到半導(dǎo)體（如硅）上時(shí)，如果光子能量足夠大，會(huì)激發(fā)半導(dǎo)體中的電子躍遷至導(dǎo)帶，產(chǎn)生自由電子和空穴。這些載流子在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下發(fā)生分離，分別向電池的兩極（正負(fù)極）移動(dòng)，形成光電流。主要組成部分包括：光陽(yáng)極（吸收光子并產(chǎn)生電子）、光陰極（參與電荷轉(zhuǎn)移）、電解質(zhì)（傳導(dǎo)離子，如在燃料電池中）和外部電路（連接負(fù)載）。22.化學(xué)儲(chǔ)能通過(guò)化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)存和釋放能量，能量轉(zhuǎn)換涉及物質(zhì)的化學(xué)鍵變化。其特點(diǎn)是能量密度較高、可以長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)、響應(yīng)速度快（部分類(lèi)型如電池）。應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，包括便攜式設(shè)備供電、電網(wǎng)調(diào)峰、應(yīng)急備用等。物理儲(chǔ)能（如抽水蓄能）通過(guò)物理過(guò)程（如重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、相變潛熱）儲(chǔ)存能量。其特點(diǎn)是不涉及化學(xué)變化，循環(huán)效率相對(duì)較高（抽水蓄能可達(dá)70-90%），但通常需要特定地理?xiàng)l件或較大空間。應(yīng)用場(chǎng)景主要包括電網(wǎng)調(diào)峰、可再生能源并網(wǎng)緩沖等。主要區(qū)別在于能量轉(zhuǎn)換機(jī)制（化學(xué)vs物理）和能量密度、循環(huán)特性。23.生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為生物燃料的主要步驟因目標(biāo)燃料不同而異，但通常涉及預(yù)處理、主要轉(zhuǎn)化和后處理三個(gè)階段。預(yù)處理：去除生物質(zhì)中的雜質(zhì)和抑制降解的成分，如干燥、粉碎、稀酸/堿處理等。主要轉(zhuǎn)化：將生物質(zhì)中的糖類(lèi)等有機(jī)物轉(zhuǎn)化為目標(biāo)燃料，涉及不同化學(xué)過(guò)程。*生產(chǎn)生物乙醇：主要是糖類(lèi)通過(guò)酶（如酵母發(fā)酵）或化學(xué)催化（如水合法）轉(zhuǎn)化為乙醇。*生產(chǎn)生物柴油：主要是油脂與醇（如甲醇）發(fā)生酯交換反應(yīng)，生成脂肪酸甲酯（生物柴油）和甘油。*生物質(zhì)氣化：在缺氧條件下熱解生物質(zhì)，產(chǎn)生包含CO、H?、CO?、CH?等小分子氣體的合成氣。*生物質(zhì)液化：通過(guò)熱催化過(guò)程將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液態(tài)油品。涉及的關(guān)鍵化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型包括：發(fā)酵反應(yīng)（酶促或化學(xué)催化氧化還原）、酯交換反應(yīng)（取代反應(yīng)）、熱解反應(yīng)（裂解、脫氫、縮合等）、水煤氣變換反應(yīng)（CO+H?O<=>CO?+H?）等。四、論述題發(fā)展可再生能源化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和應(yīng)對(duì)氣候變化至關(guān)重要。首先，可再生能源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能）具有間歇性和波動(dòng)性，化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)（特別是儲(chǔ)能技術(shù)如電池、氫能）能夠?qū)⑵洳环€(wěn)定電力轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定可用的化學(xué)能源（如氫、甲醇、壓縮空氣），實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)序存儲(chǔ)，有效解決可再生能源并網(wǎng)消納難題。其次，許多可再生能源化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程（如光催化制氫、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、CO?還原）利用清潔能源作為原料，直接減少對(duì)化石燃料的依賴(lài)，降低溫室氣體排放和空氣污染物排放，是實(shí)現(xiàn)深度脫碳的關(guān)鍵路徑。例如，利用太陽(yáng)能或風(fēng)能電解水制氫，再將氫氣用于燃料電池汽車(chē)、工業(yè)燃料或作為化工原料，可實(shí)現(xiàn)能源的清潔化、低碳化利用。此外，生物質(zhì)能的化學(xué)轉(zhuǎn)化有助于利用豐富的有機(jī)廢棄物資源，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用和變廢為寶。然而，該領(lǐng)域仍面臨諸多挑戰(zhàn)：高效、低成本、長(zhǎng)壽命的催化劑開(kāi)發(fā)仍是瓶頸，尤其對(duì)于光催化和電催化；可再生能源發(fā)電成本雖持續(xù)下降，但