第4章 培优提升10 氢能开发-【优学精讲】2025-2026学年高中地理选择性必修3教用课件（人教版）

该高中地理课件围绕氢能开发，系统涵盖氢能概念、开发利用、储存运输、挑战与趋势等核心知识，课堂导入可结合“双碳”背景，联系一次能源与二次能源区别，搭建从传统能源到清洁能源转型的学习支架。 其亮点是以白城市“中国北方氢谷”、北京冬奥会氢能应用为案例，融合区域认知与综合思维，通过真题演练培养人地协调观。学生能提升分析实际问题能力，教师可借助结构化内容和案例优化教学效果。

培优提升10　氢能开发 1. 氢能的概念：氢能是氢和氧进行化学反应释放出的化学能，是一种二次 清洁能源，被誉为“21世纪终极能源”，也是在碳达峰、碳中和的大背景 下，加速开发利用的一种清洁能源。氢在地球上主要以化合态的形式出 现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75％，是二次能 源。氢具有燃烧热值高的特点，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5 倍。氢燃烧的生成物是水，是世界上最干净的能源。氢能资源丰富，可持 续发展。 地理·选择性必修3 2. 氢能的开发利用 （1）氢燃料：利用液氢作燃料，实现了氢能飞机上天和宇宙飞船上天。 （2）氢动力汽车：以氢气代替汽油作为汽车发动机的燃料，经过试验， 技术是可行的。氢是一种高效燃料，燃烧主要生成物是水，只有极少的氮 氢化物，绝对没有汽油燃烧时产生的一氧化碳、二氧化硫等对环境有害的 成分。氢能汽车是最清洁的理想交通工具。 地理·选择性必修3 （3）氢能发电：大型电站，无论是水电、火电还是核电，都是把发出 的电送往电网，由电网输送给用户。但是各种用户的负荷不同，电网 有时是高峰，有时是低谷。为了调节峰荷、电网中常需要启动快和比 较灵活的发电站，氢能发电在电网低谷期时，还可以吸收多余的电来 进行电解水，生产氢和氧，以备电网高峰期发电用。这种调节作用对 于电网运行是有利的。 （4）家庭用氢：随着制氢技术的发展和化石能源的缺少，氢能利用将进 入家庭，像输送城市煤气一样，通过氢气管道送往千家万户。 地理·选择性必修3 3. 氢能的储存：氢的储存是一项至关重要的技术，成为氢能利用走向 规模化的瓶颈。储氢问题涉及氢生产、运输、最终应用等所有环节， 储氢问题不解决，氢能的应用则难以推广。氢是气体，它的输送和储 存比固体煤、液体石油更困难。一般来说，氢气可以以气体、液体、 化合物等形态储存。氢的储存方式主要有高压气态储氢、低温液态储 氢和储氢材料储氢等。 地理·选择性必修3 4. 氢能的运输：氢能的运输主要包括压缩氢气的运输、液态氢的运输、利 用储氢介质输送、利用管道输送和制造原料的输送。 （1）压缩氢气的运输是把氢气压缩成高压气体后进行的输送，适用于往 离站制氢型加氢站输送的场合。该方法的特点是在输送、储存、消费过程 中不发生相变，能量损失小，但一次输送的量也比较少，因此适合距离较 近、输送量少的场合。 （2）液态氢的运输原理和压缩氢气差不多，主要区别是罐装储存的是液 态氢，对保温性能要求更高。因为液态氢制造时的液化效率低，因此会导 致整体输送的能量效率低。 （3）利用储氢介质输送是利用储氢技术把氢吸收于载体进行输送的方 法。 （4）管道输送无论在成本上还是在能量消耗上都是非常有利的方法。在 大型工业联合企业，氢气的管道输送已被实用化。 地理·选择性必修3 5. 氢能发展面临的六大挑战 （1）氢能关键材料及设备零部件要求苛刻、工艺复杂、成本高昂，并且 不同国家、不同部门之间的技术差距明显。尤其对于我国来说，一些关键 技术仍然被国外所垄断。 （2）电解水制氢技术是实现绿氢大规模生产的最有希望的途径，但其成 本过高，主要由电价导致，短期内仍无法完全替代碳排放量较高的化石燃 料制氢。 （3）受限于我国可再生能源资源的分布状况，制氢端与用氢端往往存在 着较大的时间和空间错位性，尚未形成完善的氢气存储和输运网络渠道。 地理·选择性必修3 （4）较之于石化能源产业，氢能属于新兴能源，目前缺乏相应基础设施 整体布局。因此，目前氢能全产业链体系上下游难以形成有效联动。 （5）当前用氢端需求关注方向过于单一，主要集中在氢燃料电池及其交 通载具方面，目前成熟度偏低、规模不大，需求尚未得到全面开发。 （6）氢能技术标准不完善，涉及氢品质、储运、加氢站和安全等内容的 技术标准较少，急需一套健全的国际、国家或行业标准，以此来规范氢能 行业市场健康发展。 地理·选择性必修3 6. 氢能未来发展趋势 （1）在制取氢方面，通过电力成本与设备成本的协同降低，方可体现绿 氢的经济优势。较之于日本、韩国等国家，我国幅员辽阔，具有广阔的沙 漠、戈壁、荒漠、草原及海域资源，可以提供丰富的太阳能、风能、潮汐 能等可再生资源，在发展绿氢方面具有先天优势，可以加快实现“氢能中 国”战略。 地理·选择性必修3 （2）在应用氢方面，随着行业聚焦与技术发展，期待值很高的是氢燃料 电池，带动交通领域应用的变革。在各类需要用氢的化工领域，如炼油、 合成氮、甲醇生产以及炼钢行业，绿氢将逐步取代灰氢。在其他诸多传统 能源密集型产业，氢能也将代替化石能源作为能量载体进行供能。在建筑 领域，采用绿色氢能的分布式冷热电联供系统，也是节能减排的重要方 式。同时，更多的氢能应用场景将得以逐渐开发。 地理·选择性必修3 　　氢能是一种公认的清洁能源。目前，制氢技术主要有煤炭制氢、电解 水制氢、工业副产氢、生物质制氢等。白城市位于吉林省西北部，石油资 源、风力资源和太阳能资源丰富，是全国首批千万千瓦级风电基地。2018 年白城市着手发展氢能产业，从生产到应用，实现零排放、零污染，着力 打造“中国北方氢谷”。据此完成1～3题。 1. 与石油相比，氢能的突出优势为（　　） A. 清洁无污染 B. 再生周期短 C. 可用管道运输 D. 普及程度高 √ 地理·选择性必修3 解析：与石油相比，氢能属于清洁能源，清洁无污染，A正确；氢能需要消耗大量能量，属于二次能源，石油是直接开采出来的原油进行加工生产的，氢能再生周期较长，B错误；石油也可用管道运输，C错误；氢能目前普及程度低，D错误。 地理·选择性必修3 　　氢能是一种公认的清洁能源。目前，制氢技术主要有煤炭制氢、电解 水制氢、工业副产氢、生物质制氢等。白城市位于吉林省西北部，石油资 源、风力资源和太阳能资源丰富，是全国首批千万千瓦级风电基地。2018 年白城市着手发展氢能产业，从生产到应用，实现零排放、零污染，着力 打造“中国北方氢谷”。据此完成1～3题。 2. 白城市氢能开发最可能采取的制氢技术为（　　） A. 煤炭制氢 B. 电解水制氢 C. 工业副产氢 D. 生物质制氢 √ 地理·选择性必修3 解析：结合材料可知，白城市位于吉林省西北部，石油资源、风力资源和太阳能资源丰富，是全国首批千万千瓦级风电基地，电解水制氢需要消耗大量电能，故该地电解水制氢的可能性较大，B正确；煤炭制氢会产生污染，不符合白城市打造零排放、零污染氢能产业的目标，A错误；材料未提及白城市有丰富的工业副产氢资源，C错误；生物质制氢需要大量的生物质原料，材料未表明白城市在这方面有突出优势，D错误。 地理·选择性必修3 3. 白城市打造“中国北方氢谷”能够（　　） ①保障我国能源安全，优化能源消费结构　②彻底解决东北地区风电外送 和消纳问题　③促进能源转型升级，培育新的经济增长点　④推动氢能产 业集群，形成成熟城市群 A. ①② B. ②③ 　　氢能是一种公认的清洁能源。目前，制氢技术主要有煤炭制氢、电解 水制氢、工业副产氢、生物质制氢等。白城市位于吉林省西北部，石油资 源、风力资源和太阳能资源丰富，是全国首批千万千瓦级风电基地。2018 年白城市着手发展氢能产业，从生产到应用，实现零排放、零污染，着力 打造“中国北方氢谷”。据此完成1～3题。 C. ①③ D. ③④ √ 地理·选择性必修3 解析：白城市打造“中国北方氢谷”，开发零污染物排放的氢能，有利于增加氢能供应，保障我国能源安全，优化能源消费结构，①正确；氢能的开发无法彻底解决东北地区风电外送和消纳问题，②错误；打造“中国北方氢谷”可以借助当地丰富的可再生资源，带动制氢、储运氢、用氢全产业链条，促进能源转型升级，培育新的经济增长点，③正确；打造“中国北方氢谷”可以带动城镇化发展，但不能形成成熟城市群，④错误，C正确。 地理·选择性必修3 　　2022年北京冬季奥运会首次采用氢能作为火炬燃料。某校同学搜集了 氢能制备的相关资料，并绘制我国氢能开发利用现状资料卡片（下表）。 据此完成4～6题。 氢能产业链 绿氢经济带 灰氢：通过化石燃料燃烧制氢 有研究提出，我国可基于可再生能源的发展格局构建“一纵一横”两大“绿氢”经济带。横向经济带 涵盖新、甘、内蒙古、晋、冀等地。纵向经济带涵盖内蒙古、晋、冀、豫、鲁、皖、苏、浙等地 地理·选择性必修3 氢能产业链 蓝氢：将在化石燃料制氢过程中排放的二氧化碳捕集并封存起来 绿氢：利用可再生能源发电，再通过电解水制氢 地理·选择性必修3 4. 绿氢相对于灰氢和蓝氢（　　） A. 制备过程清洁 B. 产业链条完整 C. 储存运输安全 D. 终端应用广泛 解析：根据材料可知，灰氢是通过化石燃料燃烧制氢，化石燃料燃烧过程中会释放大量的二氧化碳。蓝氢是将在化石燃料制氢过程中排放的二氧化碳捕集并封存起来。绿氢是利用可再生能源发电，再通过电解水制氢释放氧气。所以绿氢的制备过程更清洁，A正确；产业链条、储存运输、终端应用差别不大，B、C、D错误。 √ 地理·选择性必修3 5. 横向绿氢经济带发展氢能的优势能源主要有（　　） ①水能　②风能　③天然气　④太阳能 A. ①② B. ③④ C. ①③ D. ②④ 解析：我国能源资源的分布横向绿氢经济带涵盖新、甘、内蒙古、晋、冀等地，大部分地区以温带大陆性气候为主，多晴朗天气，太阳能资源丰富，④正确；这些地区距离冬季风源地近，冬季风能资源丰富，②正确；天然气属于化石燃料，燃烧化石燃料制成的氢属于灰氢，③错误：该经济带大部分地区降水较少，水能资源并不丰富，①错误。故选D。 √ 地理·选择性必修3 6. 我国发展绿氢能源可以（　　） A. 改变富煤少油现状，保障能源安全 B. 捕集和封存二氧化碳，改善大气质量 C. 改善能源消费结构，保障环境安全 D. 降低可再生能源比重，优化产业结构 解析：发展清洁能源的意义：绿氢是利用可再生能源发电，再通过电解水制成的氢，不需要消耗煤和油，基本不会产生二氧化碳，不需要捕集和封存二氧化碳，A、B错误。发展绿氢能源能够增加可再生能源的消费比重，改善能源消费结构，保障资源和环境安全， D错误， C正确。 √ 地理·选择性必修3 $