能源是指一切可以提供人类能量的资源。能源的种类繁多，那些本来就存在于自然界中，可直接利用其能量的能源，称为一次性能源，如煤、石油、天然气、太阳能、生物质能等；有些是人类利用一次性能源经过加工转化而得的能源，称为二次性能源，如电能、氢能、石油制品（包括汽油、煤油、柴油）等。煤、石油、天然气和油页岩等能源是古代生物遗体在地层中沉积变化而得，称为化石能源，随着不断开采利用，它们剩余的蕴藏量越来越少，迟早会枯竭，是不可再生能源。太阳辐射到地球的能量称为太阳能，它一方面直接提供人类利用的热能和光能，另一方面它通过光合作用产生柴草等生物质能、大气流动出现的风能、水能和海浪潮汐能等可利用的能量，在人类未来生存的漫长年代，它们都不会枯竭，是可再生能源。化石能源实际上是远古年代的太阳能在地壳中转化而得。地球地热以及可用作能源的矿产资源也是重要的能源。现在核电站所用的铀和钍等核裂变产生的能源属不可再生能源；未来核聚变所用的氘和氚等，储量丰富，用之不尽。能源是发展工农业生产和提高人民生活水平的重要物质基础。

       人类能源的需要量或消费量按不同的能源有不同的计算方法。对于气态的天然气，通常用立方米（m3）表达。液态的油可用它的体积或质量表达：

1吨油＝7．3桶油＝1160升油

固体煤通常用其质量吨（t）表示，1t＝1000kg。

       能量的单位为焦耳（J），标准油的燃烧热值定为41．82MJ／kg。标准煤的燃烧热值定为29．2MJ／kg。这里的“标准”仅是一种参考标准，便于了解油和煤的品质。电能的单位用千瓦·小时：

1度电＝1千瓦·小时＝1000W×3600s=3.6×10（6次方）J

一个电厂或电站的发电能力用功率，即瓦（W）表示，因瓦很小，常用千瓦（kW）、兆瓦（MW）或更大的单位表示：

1千瓦＝1kW＝1000瓦

1兆瓦＝1MW＝1000000瓦

1吉瓦＝1GW＝1000000000瓦

1太瓦＝1TW＝1000000000000瓦

       现在全世界能源消耗的峰值估计达12．5太瓦，这里的能耗包括提供汽车、火车、轮船和飞机等交通工具以及照明、各种电器设备、各种机器等所需的能源。三峡电站的装机容量为1800万千瓦，即1．8×10（10次方）瓦，即大约需要相当于700个三峡电站的发电量才能满足需要。

       在可再生能源中，太阳能和风能分别为最多和发展最快的能源。太阳能资源达6500太瓦，其中可开发利用的达580太瓦，风能资源达1700太瓦，其中可开发利用的达40太瓦。有人预计到2030年全球需能源峰值达16．9太瓦，届时风能可达5．8太瓦，太阳能可达4．6太瓦。

       人类社会进入21世纪时，世界上生产和生活所需的能量有3／4来自化石能源燃烧放出的化学能。化石能源的开采、炼制、加工、利用以及燃烧放出的废气废渣的应用和处理，每个环节都和化学密切相关。能源的可持续发展供应和新能源的开拓也需要化学进行研究。利用太阳能、风能及氢能等能源时，表4．1．1所列的金属元素锂、铂、钕、银、铟及非金属元素硅、碲是必需的。例如太阳能光伏电池需要单晶硅、多晶硅、碲化镉（CdTe）、铜铟硒（ CuInSe）、电池中的银电极，电动汽车的锂电池所需的锂，燃料电池所需的铂等。这些材料或其替换材料所需的物资，更多地要依靠化学家来解决。表中未列出硅元素，是因为它在地表含量极为丰富，不是资源问题，仅是由化学家将它提纯的问题。

表4．1．1  新能源开发中必需的一些元素

       能源化学是指从化学的基本原理出发，研究有关的理论和技术，解决能源开采、炼制、加工、利用、废气和废渣的利用和处理、能源的可持续供应、新能源的开拓中所涉及的化学问题。能源化学的任务是和其他科学技术一起，为人类社会的可持续发展提供稳定的能源，为人民的安康、和谐、舒适和富裕的生活提供保证。

       化学是什么？从能源领域看，化学是提高开采能源的采收率，延长它枯竭到来的时间；化学是提高能源加工、炼制的水平，获得高质量的产品和利用效率；化学是开发经济实用、不会枯竭的新能源，满足社会的可持续发展的物质基础；化学是减少废气、废渣的排放，减轻对环境的污染。