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第1章　纳米技术与能源新概念1

1.1　能源和可再生能源发展战略1

1.1.1　新能源的定义1

1.1.2　新能源的分类2

1.1.3　新能源技术产业4

1.1.4 国内外新能源技术最新进展5

1.1.5　可再生能源发展战略和技术政策8

1.2　能源生产及消费对经济发展与社会进步的关系10

1.2.1　世界能源储量及分布10

1.2.2　世界经济增长与一次能源消费趋势12

1.2.3　世界能源市场14

1.2.4　国际能源与环境合作15

1.2.5　能源对经济发展与社会进步的关系16

1.2.6　BP国际能源投资中国17

1.3　能源环境与绿色GDP增长的关系18

1.3.1 能源与经济增长的关系18

1.3.2　能源与环境问题21

1.3.3　能源资源制约GDP增长24

1.3.4　我国是能源浪费最严重的国家24

1.3.5　我国节能降耗任重道远25

1.3.6　创新与节能是“十一五”规划中产业的主旋律25

1.3.7　未来15年我国将投资1.5万亿元发展可再生能源27

1.4　能源环境和安全与和谐社会全面发展的关系27

1.4.1　环境技术开发应用新动向27

1.4.2　能源环境和国家安全对和谐社会的贡献29

1.5　“十一五”可再生能源产业的研究方向与能源技术发展方向30

1.5.1　清洁生产技术与节能技术30

1.5.2　纳米新能源技术的研发30

1.5.3　能源战略重心西移对实施“十一五”有积极影响31

1.5.4　未来20年中国能源技术发展方向31

1.6　纳米技术与环境技术和可再生能源产业化34

1.6.1　纳米技术使资源利用持续化35

1.6.2　纳米技术使尾气排放无害化35

1.6.3　纳米技术使污水处理纯净化35

1.6.4　纳米技术使噪声控制有效化35

1.6.5　纳米技术使绿色节能产品多样化36

1.6.6　纳米环保巨头使我国可再生能源产业化36

1.6.7　实现科技创业的机会与英福特节电技术平台37

1.7　纳米技术解决世界能源问题初探37

1.7.1　借助纳米技术解决世界能源问题37

1.7.2　纳米技术对能源的相关作用38

1.8　开展纳米新能源研究与实现可持续发展39

1.8.1　纳米新能源材料展望39

1.8.2　纳米新能源市场需求40

1.8.3　面临着巨大的新能源技术挑战40

1.8.4　推动可再生能源规模化利用41

1.8.5　我国纳米新能源材料研究正在起步41

第2章　生物质能与可再生资源生产过程中的纳米技术42

2.1　生物质能42

2.1.1　生物质能的概念42

2.1.2　生物质—光合作用42

2.1.3　生物质能利用特征43

2.1.4　生物质能分类43

2.1.5　生物质能在能源系统中的地位45

2.2　生物质能资源现状应用与发展趋势46

2.2.1　生物质能资源现状46

2.2.2　生物质能源技术应用47

2.2.3 国外生物质能源发展战略49

2.2.4　我国农村生物质能源发展态势49

2.2.5　发展生物质能源是重要战略决策51

2.2.6　生物质能源替代石油意义重大51

2.2.7　生物质能源目前重点发展的项目51

2.2.8　发展生物质能源产业化时机成熟51

2.3　解决发展生物质能源的难题与技术瓶颈51

2.3.1　解决发展生物质能源的难题51

2.3.2　发展生物质能源不依赖粮食52

2.3.3　发电成本和燃料来源成为技术瓶颈52

2.3.4　秸秆“烧与禁”的矛盾持续多年52

2.3.5　可再生能源生产过程运营成本53

2.4　生物质能技术与战略研究53

2.4.1 国外生物质技术发展情况53

2.4.2　生物质在我国未来能源结构中的地位55

2.4.3　未来生物质能发展采取的战略56

2.5　我国生物液体燃料的发展战略60

2.5.1　石油安全驱动了生物液体燃料产业60

2.5.2　生物燃油产业将带来显著的环境效益60

2.5.3　我国生物液体燃料的潜力61

2.5.4　我国生物液体燃料发展战略与发展建议61

2.6　我国农村生物质能源的生产与再生产63

2.6.1　农村新能源生产与再生产64

2.6.2　油菜籽直接“变”柴油64

2.6.3　植物油能源利用技术65

2.6.4　酶法生物柴油的合成技术65

2.7　国内外生物质能转化利用纳米技术展望69

2.7.1　纳米技术渗入生物柴油工业领域69

2.7.2　利用纳米技术研制出一种新型催化剂70

2.8　纳米技术与生物质液化和气化技术70

2.8.1　生物质气化发电优化系统及其示范工程70

2.8.2　植物油基稀土润滑油及植物油基高性能生物柴油产业化71

2.8.3　生物质洁净能源研究进展72

2.8.4　甜高粱茎秆制取30万t/a无水乙醇72

2.9　纳米技术与生物燃料和生物质燃烧技术73

2.9.1　纳米技术制备纤维乙醇燃料73

2.9.2　研究纳米催化剂从野生植物中提取燃料74

2.9.3　高蓄能植物优良种质繁育74

第3章　纳米技术与洁净煤技术的发展前景和展望75

3.1　洁净煤技术的由来75

3.2　国内外洁净煤技术发展概况76

3.2.1 国外洁净煤技术发展概况76

3.2.2 美国“洁净煤技术示范计划”77

3.2.3 日本“洁净煤技术示范计划”77

3.2.4　我国洁净煤技术发展概况77

3.3　国内外洁净煤技术产业化前景与主要问题83

3.3.1　洁净煤技术产业化的重要性84

3.3.2 国内外洁净煤技术产业化的研究现状85

3.3.3　洁净煤发电技术产业化的研究现状87

3.3.4　洁净煤技术产业化的主要问题90

3.3.5　推进我国洁净煤技术产业化的重要意义及对策91

3.4　洁净煤综合利用技术92

3.4.1　煤的增压清洁高效综合利用技术93

3.4.2　清洁高效综合利用技术结论97

3.5　纳米技术促进洁净煤发电新技术98

3.5.1 高活性超细纳米煤直接液化纳米催化剂98

3.5.2　中国神华煤直接液化工艺100

3.5.3　提供高水平的洁净煤技术及高性能炭材料100

3.5.4　“煤变油”能源转换的重点示范工程101

3.6　纳米技术解决CO2控制及在洁净煤技术方面的应用103

3.6.1　CO2排放对全球气候变化及生态系统的影响103

3.6.2　采用纳米新技术解决CO2控制104

第4章　太阳能和太阳能利用纳米材料与技术106

4.1　太阳能和太阳能电池106

4.1.1　太阳能研究106

4.1.2　太阳能材料研究107

4.1.3　国外光伏发电技术发展的特点108

4.1.4　国内光伏发电技术发展的概况110

4.1.5　国外光伏电池产业发展的特点113

4.1.6 国内光伏电池产业发展的状况114

4.2　国内外太阳能利用116

4.2.1　德国太阳能利用技术116

4.2.2 美国太阳能利用技术118

4.2.3 日本太阳能利用的“阳光计划”119

4.2.4　俄罗斯太阳能利用技术120

4.2.5　我国太阳能利用技术120

4.2.6　发展中国家122

4.3　国内太阳能利用产业与产品分析123

4.3.1　太阳能加热和制冷123

4.3.2　太阳能空调技术124

4.3.3　太阳能热水器125

4.3.4　高效太阳能利用透明蜂窝陶瓷材料125

4.4　光伏太阳能电池生产与应用市场126

4.4.1　光伏发电126

4.4.2　用废弃IC晶片再生光伏太阳能电池生产127

4.4.3　5MW的非晶硅太阳能电池生产线127

4.4.4 太阳能电池材料国内补白128

4.4.5　太阳能光伏技术及产业化水平128

4.4.6　太阳能手机电池板在沪问世128

4.4.7 太阳能电池应用前景广阔128

4.4.8　光电太阳能应用市场129

4.4.9　全国第一个太阳能试点新民居129

4.4.10　“太阳能小区”试点碰到的难题130

4.5　纳米材料与太阳能光—热利用技术130

4.5.1 太阳能热电动力与高效太阳能电池130

4.5.2　太阳能光热复合发电系统131

4.5.3　关于电热发电模块131

4.5.4　复合发电系统与光热太阳能电池技术132

4.5.5　太阳能传输转换为热能技术133

4.6　纳米材料与太阳能光—电利用技术133

4.6.1 纳米结构半导体电极的光电能量转换133

4.6.2　光能转换为电能的光电塑料技术136

4.6.3　光电太阳能应用展望137

4.7　纳米材料制备高效太阳能产品137

4.7.1　纳米技术有望为太阳能产品发展找到突破口137

4.7.2　纳米技术生成太阳能电池138

4.7.3　热超导太阳能集热管139

4.7.4　太阳能空气源热泵140

4.7.5　吸收式制冷机140

4.7.6 国际纳米太阳能电源研制技术141

4.8　染料敏化纳米晶太阳能电池及应用142

4.8.1 染料敏化纳米晶太阳能电池的工作原理142

4.8.2　纳米TiO2薄膜太阳能电池的结构147

4.9　纳米TiO2在太阳能光反应器中的实际应用149

4.9.1 纳米TiO2在太阳能电池方面的应用150

4.9.2　纳米TiO2光催化技术的应用152

4.10　纳米TiO2薄膜太阳能电池的研究进展与制备方法156

4.10.1　纳米TiO2薄膜太阳能电池的研究进展156

4.10.2　纳米TiO2薄膜及晶电极制备方法159

4.11　国外新型太阳能电池展望160

4.11.1　三菱重工业的新型太阳能电池160

4.11.2　通用电气公司碳纳米二极管技术160

4.11.3 国外柔性太阳能电池的研究现状161

4.11.4　本田化合物半导体太阳能电池162

第5章　纳米技术与绿色二次电池163

5.1　我国绿色二次电池研究现状与技术标准163

5.1.1　我国动力镍氢电池研究进展163

5.1.2　聚合物锂离子电池相关材料全部实现国产化164

5.1.3　镍氢电池行业自主技术标准165

5.2　绿色二次电池研究165

5.2.1　镍氢电池研究进展166

5.2.2　锂离子电池研究进展167

5.2.3　高温（加锆）镍氢电池168

5.2.4　锂钛纳米晶体与纳米蓄电池169

5.2.5　一种新型纳米动力锂离子电池169

5.2.6　绿色二次能源锂离子电池新能源170

5.2.7　时速370km的锂离子电池电动车170

5.2.8　聚合物锂离子电池170

5.3　锂离子电池行业面临的难题171

5.3.1 隔膜纸与电池的技术升级问题171

5.3.2　“电池门”与计算机的锂电池问题171

5.3.3　锂离子动力电池是否还有安全隐患171

5.3.4　用纳米技术突破太阳能电池瓶颈172

5.4　软包装锂离子电池制备技术175

5.4.1　锂离子电池技术用途与特点175

5.4.2　软包装锂离子电池制作工艺176

5.4.3　软包装锂离子电池制作的关键技术176

5.5　锂离子电池和电池材料高科技企业178

5.5.1　锂电国家高技术产业化示范工程178

5.5.2　澳柯玛研制成功多种新用途锂电池179

5.5.3　春兰集团投资镍氢电池1.8亿，建设“绿色能源”产业链180

5.5.4　如何才能成为电池强国180

5.6　纳米Ni(OH)2在电池中的应用181

5.6.1 纳米材料在电池中的应用181

5.6.2　纳米Ni(OH)2材料的研制183

5.6.3　纳米Ni(OH)2材料的研制与在电池中的应用186

5.6.4　两颗电池竟能驱动车，松下在华推氢氧电池186

5.7　锂离子电池中纳米碳管的应用187

5.7.1　碳纳米管作为电极材料的研究187

5.7.2　纳米碳管制备方法188

5.7.3　纳米碳管嵌锂机理188

5.7.4　纳米碳管用于电池负极与特性189

5.8　国家“973”计划与“绿色二次电池新体系”189

第6章　氢能和燃料电池与纳米技术190

6.1　氢能与氢能经济发展状况190

6.1.1　氢能概述191

6.1.2 国际氢能经济竞争发展态势193

6.1.3 国外氢能研究水平与技术现状194

6.1.4　我国氢能经济研发现状与前景196

6.1.5 国内氢能研究水平与技术现状197

6.2　燃料电池发展状况198

6.2.1　燃料电池运行的资源状况198

6.2.2　燃料电池的特点与原理199

6.2.3　燃料电池的分类与发展阶段203

6.2.4　燃料电池发电系统204

6.2.5 国外燃料电池发展状况205

6.2.6　我国燃料电池的发展状况214

6.2.7　神奇的纳米技术与材料217

6.3　小型反应器的纳米燃料电池219

6.3.1　便携式电子机器的纳米燃料电池219

6.3.2　微米量级的超小型反应器的燃料电池系统220

6.3.3　一种新的固体纳米氧化物纳米燃料电池222

6.4　纳米技术实现燃料电池超小型化222

6.4.1　燃料电池电极的构造223

6.4.2　燃料电池中的物质移动与自燃料电池产生223

6.4.3　纳米技术应用精密制造技术制成的电极224

6.4.4　纳米水平的高性能催化微粒子作用225

6.4.5 固体电解质型纳微米燃料电池225

6.4.6 高温纳米陶瓷膜固体氧化物燃料电池226

6.5　使用碳纳米管的大容量携带式小型燃料电池226

6.5.1　镁镍合金和碳纳米管226

6.5.2　携带式小型燃料电池226

6.6　纳米技术推动氢能经济的发展228

6.6.1　纳米技术促进氢能的研究228

6.6.2　发现一种制造氢燃料的新物质229

6.6.3　氢为动力的超强“人造肌肉”230

6.6.4　储氢技术发展前景232

6.7　我国的氢能经济与前景目标及对策233

6.7.1　发展我国的氢能经济233

6.7.2　我国氢能的发展预测233

6.7.3　我国氢经济研究的重点与目标234

6.7.4　我国氢经济发展的对策建议235

6.8　燃料电池标准化发展规划与寻求“氢经济”突破236

6.8.1　燃料电池标准化发展规划236

6.8.2　2007年燃料电池标准化发展重点236

6.8.3　寻求“氢经济”突破236

6.8.4　我国开发燃料电池技术问题与展望237

第7章　石油与天然气能源的可持续发展239

7.1　石油与天然气能源概况239

7.1.1　化石能源是当前的主要能源239

7.1.2　化石能源存在的问题240

7.2　石油与天然气开发利用与产业化240

7.2.1　石油与天然气开发利用240

7.2.2 乙醇汽油开发利用241

7.2.3　天然气资源的优化利用与产业化的重点242

7.2.4　石油勘探技术及设备产业化的重点242

7.2.5　油品加氢技术及设备产业化的重点243

7.3　石油与天然气能源发展机遇与可持续发展243

7.3.1　寻找环保新能源迫在眉睫243

7.3.2 国外生物质能源开发与应用243

7.3.3　新能源革命的市场前景无可限量243

7.3.4　英国加速推进可再生能源发展244

7.3.5　乌克兰燃气冷凝锅炉和改进后的热电站245

7.4　纳米技术在石油加工中的作用245

7.4.1　石油化学工业中的氢能利用与发展245

7.4.2　纳米技术在制氢技术中的作用246

7.4.3　纳米技术在储氢技术中的作用246

7.4.4　纳米技术处理石油污染的研究进展247

7.4.5　纳米技术在环境保护方面的应用247

7.5　纳米材料在石油制品中的应用250

7.6　纳米结构净化剂和助燃剂产业化在石油化工中的应用251

7.6.1　汽车CO尾气净化催化机理的计算研究获新进展251

7.6.2　纳米催化材料研究取得重要进展251

7.6.3　纳米TiO2光催化治理废气废水及清洁高层建筑物外立面252

7.6.4　推动绿色化学品的开发252

参考文献254