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