小编精心整理了《能源化学论文范文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。摘要：以风力/太阳能等为代表的间歇性可再生能源发电技术为能源快速发展注入了新的活和契机。为此，发展这些电能的高效转换与存储体系至关重要，已成为当今世界范围内的重大挑战性课题之一。
第一篇：能源化学论文范文
能源化学工程专业课程体系优化探析
[摘 要] 根据新工科对能源化学工程专业人才的需求特点，并结合桂林理工大学自身的实际情况，对优化能源化学工程专业的课程体系提出了一些对策，以其提高人才培养质量，满足新工科对人才的要求。
[关键词] 能源化学工程;课程体系优化;新工科
[基金项目] 2017年桂林理工大学教改项目“‘双一流’学科建设背景下电化学专业核心课程的教学方法与教学手段改革研究与实践”(2017B13);2016年桂林理工大学研究生优质课程建设项目“桂林理工大学研究生优质课程《应用电化学》建设项目”(105962016yzkc020)
[作者简介] 温玉清(1976—)，男，江西宁都人，副教授，工学博士，研究方向为能源化学工程;尚 伟(1978—)，女，河南洛阳人，副教授，工学博士(通信作者)，研究方向为能源化学工程。
随着国际竞争新形势和国家战略发展需求的变化，工程科技进步和创新能力显得越来越重要，已成为决定一个国家发展动力是否强劲的标志性指标。为应对国际竞争新形势，适应国家战略发展新需求，我国提出了“新工科”的概念，从而指明了我国工科教育改革的方向，为国家工程科技进步和创新能力的发展提供了政策保障。在此背景下，桂林理工大学能源化学工程专业以新工科内涵要求为指导，构建了“以培养学生多元化能力为中心，坚持重基础、重实践、多学科交叉的特色教育为基本原则”的课程体系，为新工科人才培养实践提供了一种新思路。
一、优化能源化学工程专业课程体系的必要性
当今社会，新知识呈快速发展，边缘学科、交叉学科不断涌现，知识成果转化周期缩短[2]。为此，我国高等工程教育经过一系列重大举措，如“质量工程”“卓越工程师教育培养计划”“2011计划”“创新创业改革”等，在人才培养方面取得了显著成绩，形成了人才培养规模世界第一、人才培养层次完备、专业设置齐全的工程教育体系。而最近加入的“华盛顿协议”，更标志着我国工程教育真正融入世界[1]。但在看到成绩的同时也应当看到，我国高等工程教育大而不强的问题仍然存在，并没有因为规模剧增，而大幅度提升人才培养的质量，特别是工程创新能力教育在课程体系建设中仍然属于弱项。目前我校的能源化学工程专业培养的学生也有类似的情况，出现了不能完全适应社会和市场对人才的需求。为此，要求能源化学工程专业课程体系必须充分体现以学生为中心的思想，提高学生的创新能力，强化多学科交叉的知识体系，使学生在面对复杂社会时具有较强的竞争力。因此，能源化学工程专业课程体系的优化就显得尤为必要。
二、现行课程体系存在的问题
本专业的前身是桂林理工大学化学工程与工艺专业下的电化学方向，在2017年申请设立能源化学工程专业，2018年获得教育部批准招生。目前该专业由能源化学工程教研室及实验室团队承担建设，主要涉及新型化学储能/转能材料与器件、高效太阳能电池、光催化制氢、能源清洁转化利用和能源材料表面工程等领域。同年，该专业被设立为桂林理工大学“新工科”建设专业。由于该专业前身是电化学方向，因此在人才培养目标、课程体系设置等方面都与“新工科”建设要求存在差异，比如化学工程基础课在课时和内容上不太符合当前本专业的人才培养，新能源类的专业特色课程较少。物理化学课程在学时上的设置也不符合新的人才培养要求。专业实践课中缺乏创新综合性的实验实践内容。因此，能源化学工程专业有必要建立以“新工科”要求为导向的课程体系和课程内容。
三、课程体系优化对策探究
当前新形势下，“新工科”人才需求复杂多样，必须健全多元化人才培养结构[3]。学科体系是否合理、科目内容是否先进直接与培养人才的质量相联系。在总体优化课程之前，需要提供一个优化前提，既要保证每门课的相对独立性，又要保证每门课程之间的相互联系，这使得各门课程内容的调整是十分繁重和艰巨的任务。由于能源化学工程专业是一门内容丰富而又交叉广泛的科学与工程，本专业按照桂林理工大学“通识教育+学科专业基础+专业教育+实践教学”四个层面设置课程科目，构建“厚基础、宽口径、多交叉”的课程体系。
(一)理论课程体系的优化措施
虽然能源化学工程专业仍然属于大化工的范畴，在很多课程的设置和大化工的应该是不一样的，应该具有能源化学工程的专业特色，但是由于我校该专业发展的历史原因，本专业设置的学科专业基础课程，如高等数学、大学物理、无机化学、有机化学等，和专业技术基础课程，如物理化学、化工原理、化工热力学、化学反应工程、线性代数、分析化学、工程制图等都和我校化工工艺专业的几乎一样。根據目前我校对能源化学工程专业的特色以及未来的专业定位，原来的课时和课程内容设计就不太合理了，为此本专业专门成立了由企业专家+校内教育专家+专业教师组成的课程优化团队，以能源化学工程行业对人才的需求导向，以学生为中心，对相关的课程特色逐门逐科的进行讨论，围绕课程知识点和课时的合适度进行研究。另外，对主要专业科目主要包括电化学理论基础、能源化工工艺学、能源化工设计、能源化学工程概论、太阳能光电利用基础、电化学测量技术和等课程也进行了类似的论证。并且大家一致认为新课程体系的建立过程中要注重工程教育和人文教育相结合，增加相关的选修课，以补充缺失的人文教育内容和思政内容。需制定突显工程实践能力、创新能力培养和道德伦理素养的课程标准，以带动其它课程的建设，形成特色的专业核心课程群[4]。鼓励教师编著适应本专业的一些专业教材为学生的学习提供更大的帮助，另一方面，拟开设更多的专业选修课，注重学科交叉，拓展了学生的知识面。此外，完善各门课程的过程性评价、多主体评价，逐步形成多元化的评价制度。例如鼓励教师采用新的教学方法与手段和新的评价方法，由单纯的注重学生考试结果向重视能力培养方面改革，有助于学生的创新能力培养。
(二)实践课程体系的优化措施
对我校能源化学工程专业的实践教学开设具有专业特色的实践课程，如能源化学工程专业课程设计、能源化工岗位认识实习、能源化工综合实训、能源化工工艺技能实训等特色实践内容，并在各个环节注重突出学生基本技能和创新能力的培养;指导老师可以积极引入自己新的科研成果，引导学生进行科学研究，培養学生的创新能力和实践能力;另外本专业开设创新实践和科研训练等环节。最后要在实践教学中注重与企业的联系，建立实习、产学研基地，努力做到学校教育与社会、企业需求的“无缝对接”。此外，对化工企业管理、化工安全与环保、企业能源审计与能效管理和化工企业家论坛等与实践相关的课设置为与企业联合培养，采取邀请企业高级人才和本专业教师共同来承担教学任务，这样有利于课程内容与实际的行业环境相结合，能拓宽学生的知识面。
四、总结
本专业根据新工科背景下对能源化学工程人才的需求特点，并结合我校能源化学工程专业自身的实际情况，从目前课程体系的问题出发，探究本专业课程体系优化对策，通过优化能源化学工程专业课程体系，我们体会到，首先要明确每门课程在人才培养中的作用，这样才有利于进一步优化;其次在优化过程中既要有“加法”，又要有“减法”，加减法实施目的要起到呼应于该课程在整个人才培养体系中的作用，所以不仅仅是课程内容的简单更替、删减或增加;最后要以培养学生的创新能力和现代工程意识为前提，从课程讲授方式和考核方式进行改革，不能仅仅在口头上喊改革，应加大对这方面的改革力度，要让教师主动行动起来。希望通过这样的课程体系优化有利于本专业培养出适应“新工科”的新能源产业高级应用型和创新型人才。
参考文献
[1]华尔天，计伟荣，吴向明.中国加入《华盛顿协议》背景下工程创新人才培养的探索与实践[J].中国高教研究，2017(1)：82-85.
[2]宗晋明.新工科在高等教育中的应用探析[J].青年时代，2018(27)：187-188.
[3]何贵萍，贾利蓉，吕远平，等.跨学科—多元化课程在“新工科”人才培养中的探讨[J].广东化工，2019(3)：213-214.
[4]王莉，靳登超，吴楠，等.实践教学对新能源科学与工程专业创新能力培养的研究[J].教育教学论坛，2019(25)：179-180.
作者：温玉清 尚伟 彭宁
第二篇：化学工程视野下的电化学能源转换与存储
摘要：以风力/太阳能等为代表的间歇性可再生能源发电技术为能源快速发展注入了新的活和契机。为此，发展这些电能的高效转换与存储体系至关重要，已成为当今世界范围内的重大挑战性课题之一。基于此，本文讨论和展望了化学工程视野下的电化学能源转换与存储技术的未来发展方向，为解决该领域工业化发展中的关键科学和技术问题提供了有效指导，将全面促进电化学能源转换与存储领域的快速发展。文章从化学工程的视角综述了电化学能源转换与存储技术 (二次电池、超级电容器、电化学催化等) 的国内外研究发展状况，指出并剖析了该体系存在的关键科学/技术问题，主要内容包括电化学能源转换与存储领域中的三传一反、系统工程、分离工程以及绿色节能新策略等。
关键词：传递过程;电化学;反应工程;电解;分离
随着能源危机以及环境污染问题日益严峻，以石油、煤和天然气等传统化石能源为主导的能源结构逐渐无法满足世界各国不断增长的能源需求，因此开发清洁高效可再生的新能源体系迫在眉睫。近年来，太阳能、风能、核能等可再生能源发电技术得到快速发展，规模占比逐年增加，电能的价格也逐年降低，目前光伏发电价格可低至0.35CNY/(k W·h)(国家发展和改革委员会 2020 年光伏发电上网电价政策)。在新能源发电技术的迅猛发展中，弃风弃电比例逐年增加，如何将弃风弃电有效地利用起来，对于全面推动可再生能源技术的发展具有重要的理论和现实意义。由此，基于电化学的能源转换与存储技术备受关注，成为国内外挑战性的重大课题。电化学能源转换与存储主要涉及二次电池、电解水制氢、电催化CO2/N2还原、电合成精细化学品/燃料、超级电容器等体系。近年来，在高效电极材料、电催化剂、电解液、隔膜以及系统等方面均取得了较大的成绩，基本实现在实验室中材料的可控制备和系统的正常运行。但是，仍然面临着一些关键的科学和技术问题，距离其大规模工业化应用仍存在差距。事实上，在研发和工业生产的过程中，涉及了化学、化工、能源、材料等多个学科和领域，其中在化学工程领域，三传一反、产品分离以及环境等问题都不容忽视。
本文综述了化学工程的理论与方法在电化学能源转换与存储领域的应用和状况 ，重点回顾了在提高电极材料电化学活性、开发清洁高效材料制备工艺，改善体系传质性能以及开发电化学产品分离工艺等方面所取得的一系列研究成果。在此基础上，针对该领域涉及的化学工程问题进行阐述，旨在抛砖引玉，共同推动电化学能源转换与存储领域的发展。
一、电化学领域中的三传一反
三传一反即质量传递、动量传递、热量传递和反应工程。在电化学能源转换与存储技术中，三传一反至关重要。以锂硫电池为例，多硫化锂在电极材料中的溶解和扩散速率直接影响了电池的倍率性能和稳定性。Qiu 等基于化工过程中反应器内的折流挡板能够调节流体流动状态的技术，采用静电自组装的方法设计制备了一种具有类折流挡板结构的石墨烯气凝胶，并将其作为多硫化锂的宿主材料。这一独特设计改变了多硫化锂在材料内部的流动状态和停留时间，一定程度抑制了多硫化锂的溶解与扩散，从而使其表现出优异的循环稳定性，在1C 下循环 500 次仍保持 509m A·h/g 的容量。此外，基于流体力学的基本规律，他们通过重力场辅助，实现了具有梯度缺陷密度的碳耦合量子点全碳材料的精细化制备，并将其应用于I-3还原反应，光电转换效率最高可达8.42%。基于电化学技术的能源存储与转换器件，在静置/使用过程中也涉及热量的输入与移出。以锂电池为例，由于内部短路、外部因素或者大电流下自放热等原因导致副反应发生，大量气体释放以及热量累积，如果无法及时导出和释放，存在严重的安全隱患。在一些特殊工况条件下，如超低温环境下，锂电池在使用过程中因传热效率差，常面临发动机启动困难、充电缓慢等问题，需要外界投入大量的热量以减少功率损耗。为了解决这一问题，Wang 等开发了一种自发热型“全气候电池”，其无需外部加热装置或者电解液添加剂，从0℃以下自行加热。这种自热式全气候电池在 50% 的充电状态下，-30℃时可实现(1061/1425)W/kg的放电/再生功率。
在电化学能源转换与存储技术中，离子存储与输运和电子的传递一定程度上影响了电化学器件的整体性能。如何运用化学工程的基础理论和技术强化材料微结构内离子的存储与输运及电子的传递十分重要。对于钠离子电池体系，为了加快充放电过程中钠离子在电极材料中的插层扩散速率，Qiu等构筑了一种具有分级结构的“三明治”型碳基纳米复合材料，超大的层间距大大降低了钠离子的扩散距离以及传输阻力，其在 30A/g 和 50A/g 电流密度下分别表现出 152m A·h/g 和 93m A·h/g 的高比容量。在超级电容器领域，他们采用厚度可调的二维多孔炭纳米片，探究了影响离子传输的关键因素。研究发现，通过调变纳米片厚度可有效避免纳米片的卷曲和堆叠，缩短离子传输的距离，加速离子扩散，从而具有最小的沃伯格系数和最大的离子扩散系数。用作超级电容器电极材料，在0.5A/g电流密度下的容量高达 280F/g，同时在 100A/g 的大电流密度下，容量保持率高达81%。
二、电化学领域中的系统工程
传统电解水制氢的阳极反应为析氧反应(OER)，其缓慢的反应动力学使得电解电压升高，大大降低了电解水制氢的能量利用效率，阻碍了水裂解制氢技术的工业化发展。因此研究者将电氧化制备高附加值的精细化学品取代 OER，同时耦合阴极产氢过程组成杂化水裂解系统，同步实现了氢气与精细化学品的绿色化合成。这一耦合集成策略既解决了OER过电势高、产物附加值低的问题，也缓解了能量密集型的传统热催化制备精细化学品所带来的能源环境压力。目前杂化水裂解阳极替代反应主要有 5-羟甲基糠醛(HMF)氧化、甘油氧化和苯甲醇氧化等。为维持高的电荷利用率，工作电流密度必须限制在较低水平，但是这将无法满足大电流密度下工业化生产的需求。。
三、结语
基于此问题，本文作者课题组合成了一种无定形的镍钴氢氧化物纳米片催化剂应用于苯甲醇的电催化氧化反应，该材料表现出了优异的电化学性能，在无析氧反应发生的电压下，工作电流密度首次突破400m A/cm2，极大地推动了基于电化学技术生产精细化学品的工业化进程。
四、参考文献
[1] 黄红菱，于畅，邱介山. 化学工程视野下的电化学能源转换与存储[J]. 化工进展，2021，40(9)：4696-4702.
[2] 刘尚，宇博，敬海峰，等. 电化学能源体系表界面构筑化学的先进电子显微解析[J]. 表面技术，2021，50(1)：28-46.
[3] 孔玥，黄燕山，罗宇，等. 石墨烯基复合材料在新能源转换与存储领域的应用现状、 关键问题及展望[J]. 化工进展，2021，40(9)：5118-5131.
[4] 豆义波. MOFs基多级结构复合材料在电化学能源存储与转换领域中的应用[D]. 北京：北京工业大学，2017..
作者：梁国庆
第三篇：能源化学工程专业建设探索与实践
摘要：能源与环境问题是21世纪人类面临的两大基本问题。结合能源化工专业的特点，科学合理制定学科交叉融合。
关键词：能源化学工程;专业建设;探索实践
一、前言
能源化学工程专业建设背景?随着世界经济的不断发展，人类社会对能源的需求越来越多，石油、煤炭等不可再生化石能源的储量逐渐消耗殆尽，且全球每年因消耗化石能源而向空气中排放大量的气体(C02、SOx和NOx等)，除了引起局部地区的烟尘、灰霾、酸雨、光化学雾和连带的重金属铅的污染外，更造成了全球的气候变化、温室效应日渐显现。含碳能源(煤、石油和天然气)的高效洁净利用及具有清洁、低碳、可再生等优势的太阳能、风能、地热能、生物质能、海洋能等新能源的开发和利用成为未来中国经济可持续发展的关键。为适应我国对可再生能源和清洁能源等新能源的迫切需求，我们化学化专业要发挥已有的专业优势，主动适应，准确定位。
1化学工程概述
化学工程，简称化工，是研究以化学工业为代表的，以及其他过程工业生产过程中有关化学过程与物理过程的一般原理和规律，如石油炼制工业、冶金工业、食品工业、印染工业等，并应用这些规律来解决过程及装置开发、设计、操作等问题，它是以数学及少量的物理观念为基础应用于化学工业上，主要研究大规模改变物料中的化学组成及其机械和物理性质，来替生产化学品或是物料工厂提供一个反应流程设计方式。实验研究、理论分析和科学计算已经成为当代化工研究中不可或缺的三种主要手段。
化学工程的研究领域最初只是化工单元操作，如：输送现象(为化工学科当中“单元操作”的理论基础)、化工热力学输送现象。随着发展，后来又发展出一些新的分支，化学工程领域的分支庞大，可应用在各类化学相关领域的研究及实务上的操作，因应现代工业发展的需要，以化工的知识背景为基础，例如半导体工业。随计算机的快速发展，数值模拟(cfd)在化工的发展占据重要的地位。
2.1化学工程与工艺任务。根据化学工程与工艺专业的性质，化学工程与工艺专业的任务是培养学习化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识，受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练.具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造，对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。由于涉及化工的学科和领域很多，化学工程与工艺专业除了让学生学习一般应用化工的基本知识和基本技能外，还应该结合本地区、本行业及本校的实际情况，重点学习化工在某个或某几个领域中的具体应用，以便形成不同高校应用化工专业的特色专业方向。
2.2化学工程以及化学工业的一些特点。以物理学、化学和数学为基础，并结合工业经济基本法则，研究化工单元操作以及有关的流体力学、传热和传质原理、热力学和化学动力学等在化学工业上的应用，以指导各种过程及其设备的开发、改进和发展属于化学工程学的内容。化学工程是随着化学工业的大规模生产发展而形成的。化学工程包括过程动态学及控制、化工系统工程、传递过程、单元操作、化工热力学、化学反应工程等方面。化学反应是化工生产的核心部分，提供过程分析和设计所需的有关基础数据，研究传递过程的方向和极限，化工热力学是单元操作和反应工程的理论基础，它决定着产品的收率，对生产成本产生重要影响。对单元操作的研究，可用来指导各类产品的生产和化工设备的设计;传递过程是单元操作和反應工程的共同基础，化学工业在新的形势下要求处于化学核心地位的催化技术和化学工程都必须用跨学科的战略进行多学科的研究。动量传递、热量传递和质量传递，这三种传递，实质上就是各种单元操作设备和反应装置中进行的物理过程。
二、能源化学工程专业定位与培养目标?
新专业的定位决定了专业以后的发展方向，专业人才培养目标的制定，首先必须在对专业深入分析和了解的基础上，结合国情和学校的条件，考虑专业发展与社会进步对人才的客观、合理的要求。所以本专业定位应以拓宽专业面、培养宽口径的掌握能源化学工程专业知识和技能，具备新产品、新工艺、新设备、新技术研究和开发的基本能力，能从事化石能源(包括石油、煤、天然气)、新能源(包括太阳能、氢能、生物质能等)化工过程工程的研制与开发、装置设计、生产过程的控制以及企业经营管理等方面的工作，具有创新精神和较强工程实践能力的高级应用型人才。
三、能源化学工程专业课程体系的构建?
课程体系是否合理、课程内容是否先进直接关系到人才的质量。能源化学工程专业是一门内容丰富而又广泛的科学与工程，属交叉学，构建了厚基础、宽口径、重视学科交学习，学科专业基础主要包括高等数学、大学物理、无机化学、有机化学等学科基础课程以及物理化学、化工原理、化工热力学、化学反应工程、线性代数、分析化学、工程制图等等专业技术基础课程;专业课程主要包括石油加工工程、基本有机化工工艺学、能源化工设计、能源转化催化原理(双语)等课程，同时开设了大量的专业选修课，注重学科交叉，拓展了学生的知识面;实践教学包括实验课程和实践教学环节两个部分，实验含课程实验和专业实验，所有的化学、物理类课程均设置了配套课程实验。实验中增加了综合性、设计性实验以及创新性的比重。
能源化学工程专业构建的课程体系的特点是：注重各部分之间的系统性与协调性，充分强调理论教学与实践环节并重，基础理论与专业知识并重的原则，力求体现德、智、体、美全面发展。培养的学生既有丰富的基础理论和专业知识，又有较强的实验技能和实验设计能力，并了解所学专业方向的学科前沿及发展趋势。
以上是针对战略性新兴产业相关的本科能源化学工程专业的学科特点和办學定位，从培养目标确定到课程体系、师资队伍等方面的建设进行了初步的探索与实践。为适应国家经济发展对战略性新兴产业相关人才的迫切需求，下一步我们将进一步创新人才培养模式、完善课程体系，形成科学的人才培养方案，建立科学的管理制度，从而有效地保证人才培养质量，为社会培养具有创新精神和较强实践能力的高素质能源化学工程专门人才。
作者：李林 王世庆