2025年大学大二（能源化学工程）能源转化技术基础试题及答案.doc

2025年大学大二（能源化学工程）能源转化技术基础试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共30分）
答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共6题，每题5分)
1. 下列哪种能源转化技术不属于化学转化技术？（ ）
A. 煤炭燃烧发电
B. 生物质发酵制沼气
C. 太阳能光伏发电
D. 燃料电池发电
2. 关于热化学转化技术，以下说法错误的是（ ）
A. 热解过程中，生物质在无氧或缺氧条件下分解
B. 气化是将生物质转化为可燃气体的过程
C. 燃烧是热化学转化技术中最常见的一种，完全燃烧产物只有二氧化碳和水
D. 热化学转化技术可实现能源的高效利用和污染物的低排放
3. 以下哪种物质不是常见的燃料电池燃料？（ ）
A. 氢气
B. 甲烷
C. 乙醇
D. 一氧化碳
4. 在能源转化过程中，提高能源利用效率的关键因素不包括（ ）
A. 优化转化工艺
B. 增加能源投入
C. 采用高效设备
D. 回收利用余热
5. 对于煤炭的清洁转化技术，以下描述正确的是（ ）
A. 煤炭直接液化是将煤炭在高温高压下与氢气反应生成液体燃料
B. 煤炭间接液化是先将煤炭气化，再合成液体燃料
C. 煤炭洗选可去除大部分灰分和硫分
D. 以上都正确
6. 以下哪种能源转化技术属于物理转化技术？（ ）
A. 水力发电中的水轮机发电
B. 风力发电中的风力机发电
C. 太阳能光热转换中的太阳能热水器
D. 以上都是

第II卷（非选择题，共70分）
7. （10分）简述能源转化技术的重要性及主要类型。

8. （15分）分析生物质能源转化技术的优势与面临的挑战。

9. （15分）阐述燃料电池的工作原理，并说明其在能源领域的应用前景。

材料：随着全球对清洁能源的需求不断增加，氢能作为一种极具潜力的能源载体受到广泛关注。氢燃料电池技术作为氢能利用的关键环节，具有高效、清洁等优点。
10. （20分）结合上述材料，谈谈氢燃料电池技术发展面临的主要问题及解决策略。

11. （20分）请设计一个以太阳能为初始能源，通过一系列能源转化技术最终实现电能输出的系统方案，并说明各转化环节的原理和作用。

答案：
1. C
2. C
3. D
4. B
5. D
6. D
7. 能源转化技术的重要性在于可将不同形式的能源转化为更便于利用的形式，提高能源利用效率，减少对传统化石能源的依赖，缓解能源供需矛盾等。主要类型有化学转化技术（如煤炭燃烧、生物质发酵、燃料电池等）、物理转化技术（如水力发电、风力发电、太阳能光热转换等）。
8. 优势：生物质资源丰富且可再生，分布广泛；转化过程相对清洁，可减少温室气体排放；有助于农村经济发展和生态环境保护。挑战：生物质原料分散，收集成本高；转化技术效率有待提高，部分工艺复杂；产物稳定性和能量密度等方面存在不足。
9. 工作原理：燃料电池是通过燃料和氧化剂在电极上发生电化学反应，将化学能直接转化为电能。在阳极，燃料发生氧化反应失去电子，电子通过外电路流向阴极；在阴极，氧化剂得到电子与氢离子结合生成水或其他产物。应用前景：可用于交通运输领域，如电动汽车；分布式发电，为偏远地区或特定场所供电；在航空航天等领域也有潜在应用。
10. 主要问题：氢气制取成本高，目前制氢技术能耗大；氢气储存和运输困难，高压气态储存和低温液态储存都有一定局限性；燃料电池耐久性和成本问题，关键材料昂贵且寿命有限。解决策略：研发高效低成本制氢技术，如光解水制氢等；探索新型氢气储存和运输方式，如固态储氢材料研究；加大对燃料电池关键材料和技术的研发投入，提高耐久性并降低成本。
11. 太阳能通过太阳能光热转换装置（如太阳能热水器）将太阳能转化为热能，利用水作为传热介质加热产生蒸汽。蒸汽进入蒸汽轮机，通过热力循环将热能转化为机械能，蒸汽轮机带动发电机发电，实现机械能到电能的转化。太阳能光热转换原理是利用太阳能加热集热器中的水，实现能量收集。蒸汽轮机发电基于朗肯循环原理，将热能转化为机械能再转化为电能。