生物燃料技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：生物燃料技術(shù)范文

[關(guān)鍵詞] 生物質(zhì)燃料 綜合應(yīng)用技術(shù) 新進(jìn)展

[中圖分類號(hào)] TK6 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1003-1650（2016）10-0206-01

引言

黨的十報(bào)告中提出了關(guān)于提高能源使用效率的問(wèn)題，即要支持新能源的開發(fā)，提高可再生能源的利用率。至此，河南駐馬店市農(nóng)業(yè)大區(qū)對(duì)生物質(zhì)燃料的綜合應(yīng)用技術(shù)得到了高度重視。生物質(zhì)能作為碳源具有可再生性，可以轉(zhuǎn)化為固態(tài)燃料、液態(tài)燃料、氣態(tài)燃料。

1 固體生物質(zhì)燃料的綜合應(yīng)用技術(shù)

制備固體生物質(zhì)燃料所采用的技術(shù)是固化成型技術(shù)，即將品位相對(duì)較低的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為品位相對(duì)較高的生物質(zhì)燃料，而且由于燃料已經(jīng)固化成型的，所以方便與存儲(chǔ)和運(yùn)輸，在燃料的利用上也非常便利。固體生物質(zhì)燃料的資料來(lái)源于農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的玉米芯、秸稈等等各種廢棄物。

1.1 固體生物質(zhì)燃料的成型技術(shù)

首先，要收集生物原材料，將這些材料經(jīng)過(guò)篩選之后，確保材料干燥，灰分符合要求，污染性低而且熱值高、容易燃燒。對(duì)于這些材料進(jìn)行干燥處理后，進(jìn)行成型處理以方便運(yùn)輸[1]。其次，將所有篩選出來(lái)的材料粉碎處理，并將黏結(jié)劑和助燃劑加入其中進(jìn)行壓縮，使固體生物質(zhì)燃料不僅方便存儲(chǔ)，而且容易燃燒。

1.2 固體生物質(zhì)燃料的生產(chǎn)技術(shù)

根據(jù)不同的生產(chǎn)條件，固體生物質(zhì)燃料所采用的生產(chǎn)技術(shù)也會(huì)有所不同。其一，常溫濕壓成型技術(shù)，具體而言，是將纖維素原料進(jìn)行水解處理而使得原料的纖維經(jīng)過(guò)濕潤(rùn)時(shí)候軟化，使其皺裂，之后進(jìn)行壓縮處理。這種技術(shù)的操作簡(jiǎn)單，但是會(huì)提高部件的磨損度，而且所生產(chǎn)的燃料的燃燒值比較低。所以，成本相對(duì)較高。其二、炭化成型技術(shù)，即對(duì)生物質(zhì)原料進(jìn)行炭化處理后成為粉末狀，將粘結(jié)劑加入其中，壓縮成木炭。比如，河南駐馬店市農(nóng)業(yè)大區(qū)，秸稈多綜合利用，利用炭化技術(shù)工藝生產(chǎn)出來(lái)的秸稈炭粉可制成炭球、活性炭等炭產(chǎn)品。在秸稈炭化的過(guò)程中所排放的煙霧收集起來(lái)提取可燃?xì)怏w、木焦油、木醋酸。但目前綜合利用率還比較低，所以，還國(guó)家對(duì)秸稈綜合利用予以補(bǔ)貼和政策上的傾斜。

2 液態(tài)生物質(zhì)燃料的綜合應(yīng)用技術(shù)

2.1 燃料乙醇

燃料乙醇成本低而且具有可再生性。生產(chǎn)技術(shù)上，是對(duì)非糧食原料乙醇回收后，經(jīng)過(guò)凈化并發(fā)酵處理。其中，對(duì)脫水處理技術(shù)具有很高的要求，主要采用了萃取精餾法、吸附分離法以及共沸精餾法等等[2]。所生產(chǎn)的燃料乙醇中所含有的乙醇可以達(dá)到99.7%，比無(wú)水乙醇中的乙醇含量要高。

2.2 生物柴油

動(dòng)植物油脂經(jīng)過(guò)加工處理后，可以生產(chǎn)出與柴油的化學(xué)性質(zhì)比較接近的長(zhǎng)鏈脂肪酸單烷基酯，即為“生物柴油”。這種材料具有良好的性，沒有毒，而且生物降解，是用于替代柴油的最好的材料。生產(chǎn)技術(shù)上，物理方式進(jìn)行技術(shù)處理即為直接混合法、酯交換法和酶催化法；化學(xué)方式進(jìn)行技術(shù)處理即為采用了微乳化法高溫?zé)崃呀夥?。由于所使用的材料不同，生產(chǎn)出來(lái)的生物柴油存在著有點(diǎn)和不足。目前廣泛使用的生物柴油制備方法為酯交換法。這種方法的原料來(lái)源廣泛，加工工藝簡(jiǎn)單，所生產(chǎn)出來(lái)的生物柴油性能穩(wěn)定，但是在生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)有堿性廢水產(chǎn)生，而且生產(chǎn)設(shè)備會(huì)遭到嚴(yán)重的腐蝕。

3 氣態(tài)生物質(zhì)燃料的綜合應(yīng)用技術(shù)

生物質(zhì)發(fā)酵技術(shù)，就是將生物質(zhì)采用厭氧微生物分解技術(shù)，經(jīng)過(guò)代謝處理之后生成了氣體，這種氣體的主要成分是甲烷，其中還包括二氧化碳、氫氣以及硫化氫等等，即為“沼氣” [3]。沼氣的發(fā)酵劃分為水解液化、酸化、產(chǎn)甲烷三個(gè)階段。生物技術(shù)的快速發(fā)展，挖掘高效厭氧微生物并使用的效率也會(huì)有所提高，對(duì)沼氣的利用起到了促進(jìn)作用。

按照生物質(zhì)氣化原理，生物質(zhì)氣化制氫技術(shù)需要將生物質(zhì)進(jìn)行氣化處理后，可燃性的氣體與水蒸汽不斷地重整，從中可以提取氫氣。研究的介質(zhì)是催化劑、氣化爐，使用白云石制作二氧化碳，吸收蒸汽，經(jīng)過(guò)氣化后產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)表明，氣體中的氫氣產(chǎn)量是非常高的，可以達(dá)到66.9%；二氧化碳?xì)怏w為3.3%；一氧化碳?xì)怏w為0.3%。

總結(jié)

綜上所述，中國(guó)在近年來(lái)環(huán)境污染日趨嚴(yán)重。要保護(hù)好生態(tài)環(huán)境，就要加大清潔能源的使用力度，同時(shí)還要提高能源的重復(fù)使用效率。特別是發(fā)展新能源，能夠?qū)Σ豢稍偕茉吹睦靡跃徑?，一方面可以?duì)能源使用的安全予以維護(hù)，而且還可以推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]王永征，姜磊，岳茂振，等.生物質(zhì)混煤燃燒過(guò)程中受熱面金屬氯腐蝕特性試驗(yàn)研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，33（20）：88―95.

第2篇：生物燃料技術(shù)范文

1　生物質(zhì)固體成型燃料

農(nóng)作物秸稈通常松散地分散在大面積范圍內(nèi)，且堆積密度較低，這給收集、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏和應(yīng)用帶來(lái)了一定的困難。在一定溫度和壓力作用下，將秸稈壓縮成棒狀、塊狀或顆粒狀等成型燃料，提高其運(yùn)輸和貯存能力，改善秸稈燃燒性能，提高利用效率，不僅可以用于家庭炊事、取暖，也可以作為工業(yè)鍋爐和電廠的燃料替代煤、天然氣、燃料油等化石能源。

2　不同類型的生物質(zhì)固體成型燃料

3　生物固體成型燃料的特點(diǎn)

生物質(zhì)固體成型燃料是生物質(zhì)能開發(fā)利用技術(shù)的發(fā)展方向之一，可為農(nóng)村居民和城鎮(zhèn)用戶提供優(yōu)質(zhì)能源，近年來(lái)越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注。其體積縮小6～8倍，密度約為1.1～1.4噸／m3；能源密度相當(dāng)于中質(zhì)煙煤：使用時(shí)火力持久，爐膛溫度高，燃燒特性明顯得到了改善。

二　國(guó)外生物質(zhì)固體成型燃料發(fā)展現(xiàn)狀

1　國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國(guó)外生物質(zhì)能固體成型燃料技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)已經(jīng)趨于成熟，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系也比較完善，形成了從原料收集、預(yù)處理到生物質(zhì)固體成型燃料生產(chǎn)、配送、應(yīng)用整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的成熟體系和模式。

2　生物質(zhì)固體成型設(shè)備

3　熱利用設(shè)備

4　發(fā)展現(xiàn)狀

2005年，世界生物質(zhì)固體成型燃料產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)了420萬(wàn)噸，其中美洲地區(qū)110萬(wàn)噸，歐洲地區(qū)300萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)2007年將總產(chǎn)量超過(guò)500萬(wàn)t。歐洲現(xiàn)有生物質(zhì)固體燃料成型廠70余個(gè)。僅瑞典就有生物質(zhì)顆粒加工廠10余

家，單個(gè)企業(yè)的年生產(chǎn)能力達(dá)到了20多萬(wàn)噸。國(guó)外生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)已經(jīng)趨于成熟，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系也比較完善，形成了從原料收集、預(yù)處理到生物質(zhì)固體成型燃料生產(chǎn)、配送、應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈成熟體系和模式。

5　歐盟標(biāo)準(zhǔn)－CEN／TC335固體生物質(zhì)燃料

歐盟固體生物質(zhì)燃料標(biāo)準(zhǔn)化工作始于2000年。按照歐盟的要求，由歐盟標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(cEN)組織生物質(zhì)固體燃料研討會(huì)，識(shí)別并挑選了一系列需要建立的固體生物質(zhì)燃料技術(shù)規(guī)范。歐盟標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)準(zhǔn)備了30個(gè)技術(shù)規(guī)范，分為術(shù)語(yǔ)；規(guī)格、分類和質(zhì)量保證；取樣和樣品準(zhǔn)備，物理(或機(jī)械)試驗(yàn)；化學(xué)試驗(yàn)等5個(gè)方面。技術(shù)規(guī)范的初始有效期限制為3年，在2年以后CEN成員國(guó)需要提交對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的意見，特別是可否轉(zhuǎn)成歐盟標(biāo)準(zhǔn)。(表2)

三　我國(guó)發(fā)展生物質(zhì)固體成型燃料的有力條件

1　國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)生物質(zhì)固體成型技術(shù)的研究開發(fā)已有二十多年的歷史，20世紀(jì)90年代主要集中在螺旋擠壓成型機(jī)上，但存在著成型筒及螺旋軸磨損嚴(yán)重、壽命較短、電耗大、成型工藝過(guò)于簡(jiǎn)單等缺點(diǎn)，導(dǎo)致綜合生產(chǎn)成本較高，發(fā)展停滯不前。進(jìn)入2000年以來(lái)，生物質(zhì)固體成型技術(shù)得到明顯的進(jìn)展，成型設(shè)備的生產(chǎn)和應(yīng)用已初步形成了一定的規(guī)模。

2　形成了良好的政策法規(guī)環(huán)境

國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用意見的通知》中指出“結(jié)合鄉(xiāng)村環(huán)境整治，積極利用

秸稈生物氣化(沼氣)、熱解氣化、固化成型及炭化等發(fā)展生物質(zhì)能，逐步改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)。”財(cái)政部出臺(tái)了《秸稈能源化利用補(bǔ)助資金管理暫行辦法》，采取綜合性補(bǔ)助方式，支持從事秸稈成型燃料、秸稈氣化、秸稈干餾等秸稈能源化生產(chǎn)的企業(yè)收集秸稈、生產(chǎn)秸稈能源產(chǎn)品并向市場(chǎng)推廣。

3　核心技術(shù)趨于成熟

目前，我國(guó)秸稈固體成型的關(guān)鍵技術(shù)已取得突破，特別是模輥擠壓式顆粒成型技術(shù)，已經(jīng)達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，有效地解決了功率大、生產(chǎn)效率低、成型部件磨損嚴(yán)重、壽命短等問(wèn)題，并已實(shí)行商業(yè)化。全國(guó)秸稈固體成型設(shè)備的生產(chǎn)和應(yīng)用已初步形成了一定的規(guī)模，固體成型燃料的年產(chǎn)量約20萬(wàn)噸，主要以鋸末和秸稈為原料，用于農(nóng)村居民生活用能、鍋爐燃料和發(fā)電等。生物質(zhì)爐具的開發(fā)也取得一定的進(jìn)展，開放了秸稈固體成型燃料炊事爐、炊事取暖兩用爐、工業(yè)鍋爐等專用爐具。

(1)不同的成型技術(shù)(圖5、6、7)

(3)生物質(zhì)固體成型燃料示范工程案例

示范地點(diǎn)：北京大興區(qū)：建設(shè)規(guī)模：年產(chǎn)20000噸固體成型燃料，包括：顆粒燃料生產(chǎn)線1條，年產(chǎn)10000噸：壓塊燃料生產(chǎn)線1條，年產(chǎn)10000噸；原料類型：各種農(nóng)作物秸稈、木屑、花生殼等。

工藝技術(shù)路線：(如8所示)

執(zhí)行情況：已完成秸稈固體成型設(shè)備的研究設(shè)計(jì)，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成型機(jī)，產(chǎn)品如圖9、10、11、12所示。

2008年5月通過(guò)農(nóng)業(yè)部科教司組織的鑒定，鑒定結(jié)論：技術(shù)為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)居國(guó)際先進(jìn)水平。

(4)生物質(zhì)固體成型燃料爐

根據(jù)用途的不同，生物質(zhì)固體成型燃料爐具可分為炊事爐、采暖爐和炊事采暖兩用爐；根據(jù)使用燃料的規(guī)格不同，可分為顆粒爐(圖13)和棒狀爐；根據(jù)進(jìn)料方式的不同，可分為自動(dòng)進(jìn)料爐和手動(dòng)爐；根據(jù)燃燒方式的不同，可分為燃燒爐、半氣化爐(圖14)和氣化爐。

(5)擬引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)

引進(jìn)了瑞典Gordic Environment AB公司的pellx生物質(zhì)固體成型燃料高效燃燒器。(圖15)

熱輸出：10～25kW；

燃燒效率：大約90％；

功率消耗：大約40W

(6)我國(guó)生物質(zhì)固體成型燃料標(biāo)準(zhǔn)體系(圖16)

(7)近期擬(已)制訂計(jì)劃(表4)

4　秸稈收儲(chǔ)運(yùn)模式初步建立

農(nóng)作物秸稈通常松散地分散在大面積范圍內(nèi)。收購(gòu)組織面廣量大，涉及到千家萬(wàn)戶，這給秸稈能源化利用帶來(lái)了困難。經(jīng)過(guò)探索和嘗試，各地因地制宜，形成了“農(nóng)戶+秸稈經(jīng)紀(jì)人+企業(yè)”、“農(nóng)戶+企業(yè)+政府”等各具特色的秸稈收儲(chǔ)運(yùn)模式。(圖17)

需求分析：

生物質(zhì)固體成型燃料適用于農(nóng)村居民炊事和采暖用能，大中城市工業(yè)鍋爐、發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)等。生物質(zhì)固體成型燃料可為農(nóng)村家庭提供室內(nèi)取暖燃料，未來(lái)發(fā)展?jié)摿薮?；隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的實(shí)施，大中城市取締燃煤的工業(yè)鍋爐將成為必然，將燃煤鍋爐改造為燃生物質(zhì)固體成型燃料鍋爐則是一個(gè)可行的選擇；木質(zhì)顆粒燃料具有燃燒效率高、自動(dòng)化程度高、清潔衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn)，適合于別墅壁爐等高端人群的冬季采暖，也是未來(lái)一個(gè)應(yīng)用方向。

四　發(fā)展前景與展望

《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中明確提出“重點(diǎn)發(fā)展生物質(zhì)固體成型燃料”到2010年，生物質(zhì)固體成型燃料年利用量達(dá)到100萬(wàn)噸；到2020年，生物質(zhì)固體成型燃料年利用量達(dá)到5000萬(wàn)噸。(圖18)

效益分析：

拉動(dòng)內(nèi)需。建設(shè)1處年產(chǎn)3000噸秸稈固體成型燃料的示范點(diǎn)，需投資180萬(wàn)元，需要水泥100噸、磚30萬(wàn)塊、沙子170噸、鋼材70噸。

增加就業(yè)。建設(shè)秸稈固體成型燃料示范點(diǎn)可引導(dǎo)農(nóng)村勞動(dòng)力就地就近就業(yè)，每條生產(chǎn)線需要操作工30人，均來(lái)自當(dāng)?shù)剞r(nóng)民，按照1000元／月計(jì)算，年人均收入可達(dá)1.2萬(wàn)元。同時(shí)，從秸稈的收集、儲(chǔ)存和運(yùn)輸整個(gè)收購(gòu)環(huán)節(jié)，可以間接帶動(dòng)當(dāng)?shù)氐囊徊糠謩趧?dòng)力參與到這個(gè)行業(yè)中來(lái)。按照每年收購(gòu)12000噸原料計(jì)，可以吸收至少200人參與該行業(yè)。

第3篇：生物燃料技術(shù)范文

生物能源是什么

生物能源又稱綠色能源，可再生，原材料遍布各地，蘊(yùn)藏量極大。生物能源離我們并不遙遠(yuǎn)，它就在身邊。垃圾、秸稈、沼氣甚至包括 “地溝油”，這些看似無(wú)用的家伙經(jīng)過(guò)加工處理都能變成可利用能源。通常包括：一是木材及森林工業(yè)廢棄物；二是農(nóng)業(yè)廢棄物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物；六是動(dòng)物糞便。

生物能源主要有沼氣、生物制氫、生物柴油和燃料乙醇。沼氣由微生物發(fā)酵秸稈、禽畜糞便等有機(jī)物產(chǎn)生，主要成分是甲烷；生物氫通過(guò)微生物發(fā)酵得到，由于燃燒生成水，是最潔凈的能源；生物柴油是利用生物酶將植物油或其他油脂分解后得到的液體燃料，作為柴油替代品；燃料乙醇是植物發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的酒精，以一定比例摻入汽油,使排放的尾氣更清潔。

生物能源的現(xiàn)狀

新型原料培育、產(chǎn)品綜合利用、技術(shù)高效低成本轉(zhuǎn)化，是“十二五”生物能源技術(shù)三大趨勢(shì)。原料從以廢棄物為主向新型資源選育和規(guī)?；嘤l(fā)展；高效、低成本轉(zhuǎn)化技術(shù)與生物燃料產(chǎn)品高值利用是技術(shù)發(fā)展核心；生物質(zhì)全鏈條實(shí)現(xiàn)綠色、高效利用。

我國(guó)現(xiàn)有生物質(zhì)資源相當(dāng)于4.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，利用技術(shù)被列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，如戶用沼氣池、節(jié)柴炕灶、薪炭林、大中型沼氣工程、生物質(zhì)壓塊成型、氣化與氣化發(fā)電、生物質(zhì)液體燃料等。

生物能源科技重點(diǎn)包括：微藻、油脂類、淀粉類、糖類、纖維類等能源植物的選育與種植，生物燃?xì)飧咧祷苽浼熬C合利用，農(nóng)業(yè)廢棄物制備車用生物燃?xì)馐痉叮镔|(zhì)液體燃料高效制備與生物煉制，規(guī)?；镔|(zhì)熱轉(zhuǎn)化生產(chǎn)液體燃料及多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，纖維素基液體燃料高效制備，生物柴油產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究，萬(wàn)噸級(jí)的成型燃料生產(chǎn)工藝及國(guó)產(chǎn)化裝備，生物基材料及化學(xué)品的制備煉制技術(shù)等。已經(jīng)開發(fā)出多種固定床和流化床氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產(chǎn)燃?xì)狻?/p>

利用方式

1.氣體燃料。包括沼氣、生物質(zhì)氣化制氣等。利用有機(jī)垃圾、生物質(zhì)廢料、殘留物、廢棄物等進(jìn)行發(fā)酵等工藝，生產(chǎn)出沼氣等可燃?xì)怏w。這種利用方式受原材料供應(yīng)限制，大中型沼氣工程發(fā)展較慢?？扇?xì)馔ǔＳ糜诩彝?，以及專用燃?xì)饨煌üぞ撸褂梅秶^窄?？扇?xì)怏w發(fā)電同樣受到原料供應(yīng)的限制。

2.液體生物質(zhì)燃料。包括燃料乙醇和生物柴油，是可再生能源開發(fā)利用的重要方向。

生物柴油的原料來(lái)源廣泛：回收動(dòng)植物油；含油量高的植物，如麻風(fēng)樹（學(xué)名小桐子）、黃連木、文冠果、續(xù)隨子等。構(gòu)建大規(guī)模生物柴油能源林是解決原料供應(yīng)的根本。

燃料乙醇在經(jīng)歷了以糧食為原料生產(chǎn)的初級(jí)階段后，逐漸向以木質(zhì)纖維素等非糧食原料轉(zhuǎn)向。目前已有若干實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)企業(yè)運(yùn)行投產(chǎn)。

3.固體生物質(zhì)燃料。分為生物質(zhì)直接燃燒、壓縮成型燃料、生物質(zhì)與煤混合燃燒為原料的燃料。熱效率利用率較低，通過(guò)新型爐灶、鍋爐提高熱效率利用率，或者把生物質(zhì)固化成型后采用略加改進(jìn)后的傳統(tǒng)設(shè)備燃用，但成型燃料的壓縮成本較高。此外，生物質(zhì)燃料發(fā)電也成為當(dāng)前生物質(zhì)能開發(fā)利用的重要方向。

美國(guó)、英國(guó)、瑞典等國(guó)家均有生物質(zhì)能源發(fā)電站建設(shè)投產(chǎn)，我國(guó)在這方面也具有了一定的規(guī)模，南方地區(qū)的許多糖廠利用甘蔗渣發(fā)電。廣東和廣西兩省共有小型發(fā)電機(jī)組300余臺(tái)，云南也有一些甘蔗渣電廠。

在諸多的生物質(zhì)利用技術(shù)中，生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)是最具發(fā)展?jié)摿Φ睦眉夹g(shù)之一。因?yàn)殡姷睦梅秶^廣，而且可以充分利用現(xiàn)存電網(wǎng)。高效直燃發(fā)電是最簡(jiǎn)便可行的高效利用生物質(zhì)資源的方式之一。

發(fā)展生物能源的8大優(yōu)勢(shì)

生物能源對(duì)環(huán)境污染小，屬于可再生能源，其普遍、易取，便于運(yùn)輸，且具有以下優(yōu)勢(shì)：

1.生物燃料是唯一能大規(guī)模替代石油燃料的能源產(chǎn)品，而水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、核能及其他新能源只適用于發(fā)電和供熱。

2.產(chǎn)品多樣。液態(tài)：生物乙醇和柴油；固態(tài)：原型和成型燃料；氣態(tài)：沼氣等。既可以替代石油、煤炭和天然氣，也可供熱和發(fā)電。

3.原料多樣。秸稈、林業(yè)加工剩余物、畜禽糞便、食品加工業(yè)的有機(jī)廢水廢渣、城市垃圾，還可利用低質(zhì)土地種植各種能源植物。

4.生物燃料可以像石油和煤炭那樣生產(chǎn)塑料、纖維等產(chǎn)品，形成生產(chǎn)體系。其他可再生能源和新能源不可能做到。

5.可循環(huán)性和環(huán)保性。生物燃料是在農(nóng)林和城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物的無(wú)害化和資源化過(guò)程中生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品；生物燃料的全部物質(zhì)均能進(jìn)入生物循環(huán)。物質(zhì)上永續(xù)，資源上可循環(huán)。

6.生物燃料的“帶動(dòng)性”。生物燃料可以拓展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，帶動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，增加農(nóng)民收入；還能促進(jìn)制造業(yè)、建筑業(yè)、汽車業(yè)等行業(yè)發(fā)展。

7.生物燃料具有對(duì)原油價(jià)格的“抑制性”。生物燃料將使“原油”生產(chǎn)國(guó)從目前的20個(gè)增加到200個(gè)，通過(guò)自主生產(chǎn)燃料，抑制進(jìn)口石油價(jià)格，并減少進(jìn)口石油花費(fèi)，使更多的資金能用于改善人民生活，從根本上解決糧食危機(jī)。

8.生物燃料可以創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)和建立內(nèi)需市場(chǎng)。聯(lián)合國(guó)環(huán)境計(jì)劃署的“綠色職業(yè)”報(bào)告中指出，“到2030年可再生能源產(chǎn)業(yè)將創(chuàng)造2040萬(wàn)個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)，其中生物燃料1200萬(wàn)個(gè)”。

相關(guān)政策

近幾年，中國(guó)生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)品產(chǎn)出持續(xù)擴(kuò)張，國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)生物能源產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)產(chǎn)品方向發(fā)展，中國(guó)企業(yè)新增生物能源投資項(xiàng)目逐漸增多。投資者對(duì)生物能源產(chǎn)業(yè)的關(guān)注越來(lái)越密切，生物能源已成“十二五”規(guī)劃扶持重點(diǎn)?！犊稍偕茉粗虚L(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》提出，未來(lái)15年內(nèi)投資約1.5萬(wàn)億用于發(fā)展可再生能源，到2020年發(fā)展燃料乙醇至1500萬(wàn)噸、生物柴油500萬(wàn)噸。2011年1月5日，總理主持召開國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，決定實(shí)施新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級(jí)工程。在“十二五”期間，使全國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)普遍得到改造，基本建成安全可靠、節(jié)能環(huán)保、技術(shù)先進(jìn)、管理規(guī)范的新型農(nóng)村電網(wǎng)。

存在問(wèn)題

1.原料資源短缺。廣西木薯燃料乙醇項(xiàng)目，被利用為燃料乙醇原材料的木薯的前后價(jià)格差別很大，這對(duì)供應(yīng)體系是個(gè)挑戰(zhàn)。考慮到與人畜食物相爭(zhēng)，很多國(guó)家都限制玉米乙醇生產(chǎn)，生物柴油原料不足。同樣的問(wèn)題在生物質(zhì)發(fā)電、成型燃料和生物柴油領(lǐng)域也普遍存在。制備生物柴油主要原材料――“地溝油”回收方面表現(xiàn)尤為突出。相比于“地溝油”制備食用油技術(shù)，生物柴油的成本高售價(jià)低，再加上相關(guān)部門監(jiān)管力度不夠，造成“地溝油”回流餐桌現(xiàn)象普遍，也直接導(dǎo)致生物柴油原料供應(yīng)不足。

2.技術(shù)基礎(chǔ)薄弱。以能源作物為原料生產(chǎn)燃料處于試驗(yàn)階段，以廢棄動(dòng)植物油生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)較為成熟，但潛力有限。后備資源潛力大的纖維素生物質(zhì)燃料乙醇和生物合成柴油的生產(chǎn)技術(shù)還處于研究階段，產(chǎn)業(yè)化程度低。

3.生物燃油產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力弱。受原料來(lái)源、生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)組織等多方面因素的影響，燃料乙醇的生產(chǎn)成本較高。目前，國(guó)家每年對(duì)102萬(wàn)噸燃料乙醇的財(cái)政補(bǔ)貼約為15億元，在目前的技術(shù)和市場(chǎng)條件下，擴(kuò)大燃料乙醇生產(chǎn)需要大量的資金補(bǔ)貼。

4.銷售市場(chǎng)建設(shè)滯后，下游企業(yè)對(duì)接缺失。主要體現(xiàn)在生物液體燃料方面。以生物柴油為例，國(guó)內(nèi)企業(yè)幾乎都沒有自己的加油站，很難進(jìn)入中石油、中石化的成品油零售市場(chǎng)，銷售渠道更是匱乏單一。在生物柴油發(fā)展的黃金期，國(guó)內(nèi)涉足企業(yè)數(shù)量一度達(dá)到了300多家，目前數(shù)量縮水三分之一。

中小投資者的機(jī)遇

原料加工：如綠野科技從菊芋塊莖中提取菊粉；甜高粱產(chǎn)量高，稈渣是造紙的好原料，作為大規(guī)模的能源作物具備有利的特性，很有前途。

油料作物種植：如北京草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心的柳枝稷、蘆竹和荻，已試種了3000畝；赤峰市翁牛特旗經(jīng)濟(jì)林場(chǎng)，文冠果基地全國(guó)最大；湖南林業(yè)科學(xué)院能源植物與生物燃料油研究中心，選育出大果、矮化、高產(chǎn)、高含油的光皮樹無(wú)性系良種6個(gè)，營(yíng)造光皮樹油料林30萬(wàn)畝。

第4篇：生物燃料技術(shù)范文

生物燃料的技術(shù)革新能否克服環(huán)境污染的缺憾？革新的突破口在哪里？答案似乎已經(jīng)找到。根據(jù)業(yè)界的預(yù)測(cè)，未來(lái)第四代生物燃料可以“完美”解決“綠色”燃料帶來(lái)的污染問(wèn)題。

說(shuō)到第四代技術(shù)，還得先從最基本的概念說(shuō)起。 生物燃料泛指由生物資源經(jīng)過(guò)一系列物理、化學(xué)變化過(guò)程而獲得的燃料乙醇、燃料丁醇、生物柴油等可再生燃料。它起源于上世紀(jì)70年代，由于受傳統(tǒng)能源價(jià)格提高、環(huán)保意識(shí)加強(qiáng)和全球氣候變化等因素影響，美國(guó)、巴西、歐盟以及中國(guó)等成為積極發(fā)展這一技術(shù)的主角。

生物燃料依據(jù)其使用的原料和技術(shù)可分為四代。第一代的代表產(chǎn)品為生物乙醇和生物柴油；第二代的代表產(chǎn)品是纖維素乙醇，它由以麥稈等農(nóng)林廢棄物為主的生物質(zhì)原料經(jīng)過(guò)預(yù)處理、酶降解和糖化、發(fā)酵等步驟制成；第三代是指以微藻為原料生產(chǎn)的各種生物燃料，也稱為微藻燃料；第四代主要利用代謝工程技術(shù)改造藻類的代謝途徑，使其直接利用光合作用吸收二氧化碳合成乙醇、柴油或其他高碳醇等，這是當(dāng)前最新技術(shù)。雖然該技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，但在環(huán)保、成本等方面的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)可以預(yù)期：

首先是燃料的生產(chǎn)途徑。傳統(tǒng)技術(shù)要分解生物質(zhì)生產(chǎn)乙醇，而第四代技術(shù)則采用微藻，直接通過(guò)光合作用，將溫室氣體二氧化碳轉(zhuǎn)變成乙醇。

其次是工藝對(duì)環(huán)境的影響。傳統(tǒng)技術(shù)在生產(chǎn)生物燃料的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體、固體廢棄物，且排放大量二氧化碳，而第四代技術(shù)不僅不會(huì)產(chǎn)生任何廢棄物，而且能吸收大量的二氧化碳，有助于碳減排。

再次是對(duì)糧食安全的影響。第一、二代技術(shù)會(huì)消耗大量的糧食，且占用大面積耕地，進(jìn)而在世界范圍內(nèi)引發(fā)對(duì)糧食安全的擔(dān)憂，而第四代技術(shù)根本不需要農(nóng)作物和農(nóng)場(chǎng)，建廠靈活性高，生產(chǎn)環(huán)節(jié)很少，與傳統(tǒng)技術(shù)多達(dá)20個(gè)環(huán)節(jié)相比，第四代技術(shù)只需要簡(jiǎn)單的三四個(gè)環(huán)節(jié)。

第5篇：生物燃料技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)；秸稈；燃燒技術(shù)；現(xiàn)狀；展望

Current situation and prospect of

combustion technologies for different forms of biomass

Liu Shengyong， Liu Xiao’er， Wang Sen

(Key Laboratory of Renewable Energy of Ministry of Agriculture， Electrical and Mechanical? Engineering College， Henan Agricultural University， Zhengzhou， 450002，China)

Abstract：In this paper，the characteristics of biomass fuels，and current situation of combustion technologies for biomass briquette，biomass bale，biomass powder and biomass gas were introduced. The problem of deposit and corrosion during biomass combustion was analyzed. At last，the prospect for the development trend of biomass combustion technologies was forecasted.

Key words：biomass; straw; combustion technologies; current situation; prospect

0引 言

生物質(zhì)能與化石能源相比，具有可再生和低污染的優(yōu)勢(shì)，因此受到全世界普遍的重視，并已成為新能源的發(fā)展方向之一。生物質(zhì)能主要通過(guò)直接燃燒、氣化、液化和厭氧發(fā)酵加以利用。生物質(zhì)因具有揮發(fā)分高、炭活性高、N和S含量低，灰分低，生命周期內(nèi)燃燒過(guò)程CO2零排放等特點(diǎn)，特別適合燃燒轉(zhuǎn)化利用，是一種優(yōu)質(zhì)燃料[1]。生物質(zhì)燃燒技術(shù)按其形態(tài)的不同可分為生物質(zhì)成型燃料的燃燒技術(shù)、生物質(zhì)捆燒技術(shù)、生物質(zhì)粉體燃燒技術(shù)和生物質(zhì)燃?xì)馊紵夹g(shù)等，就中國(guó)的基本國(guó)情和生物質(zhì)利用水平而言，生物質(zhì)燃燒技術(shù)無(wú)疑是最簡(jiǎn)便可行的高效利用生物質(zhì)資源的方式之一。

1生物質(zhì)燃料的燃燒特性

第6篇：生物燃料技術(shù)范文

方向性錯(cuò)誤？

在美國(guó)佛羅里達(dá)州西棕櫚灘邊的一片叢林里，有一塊約半個(gè)籃球場(chǎng)大的水泥地，上面擺著一排排裝有塑料窗的白色浴缸，缸里盛滿了墨綠色的液體。

這里是生物燃料公司阿肯羅爾的秘密實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，除美國(guó)能源署的官員外，從未對(duì)外露過(guò)廬山真面目。浴缸里的墨綠色液體是水和海藻的混合物。現(xiàn)年46歲的公司首席執(zhí)行官保羅?伍茲說(shuō)，他與他的合作者們有意利用海藻，生產(chǎn)一種比石油和玉米乙醇更清潔、更便宜的生物燃料。

“我們希望最終能生產(chǎn)出200億加侖生物燃料，而且價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)力。預(yù)計(jì)一年后，我們的產(chǎn)品就可以投入市場(chǎng)?！蔽槠澱f(shuō)。

如此豪言壯語(yǔ)，在生物燃料圈里曾經(jīng)比比皆是，但對(duì)那些雄心勃勃致力于用植物替代汽油研究的人們而言，2008年是不幸的。曾獲美國(guó)政府大力支持的玉米乙醇工業(yè)在這一年遭遇重大挫折。

一系列重大研究顯示，以糧食為原料的生物燃料，如玉米乙醇，并非如人們想象的那樣，是一種綠色燃料，正是它導(dǎo)致了世界糧食價(jià)格飛漲。而且，由于發(fā)展生物燃料可以獲得政府補(bǔ)貼，大片森林遭砍伐，由此產(chǎn)生的溫室效應(yīng)比燃燒汽油還嚴(yán)重。

美國(guó)自然資源保護(hù)委員會(huì)分析員納撒內(nèi)爾?格林說(shuō)：“傳統(tǒng)的生物燃料，如玉米乙醇和生物柴油等，正把我們引向一個(gè)錯(cuò)誤方向。”

但就此放棄生物燃料研究顯然不是一個(gè)明智的選擇。目前，人們還無(wú)法擺脫對(duì)噴氣式飛機(jī)和內(nèi)燃機(jī)等交通工具的依賴。即便是頗被看好的電動(dòng)汽車技術(shù)，也還需幾年時(shí)間才能被大眾接受，因?yàn)殡妱?dòng)汽車一旦進(jìn)入市場(chǎng)，交通基礎(chǔ)設(shè)施勢(shì)必進(jìn)行大規(guī)模改造，加油站需改造成充電站。

因此，美國(guó)環(huán)境保護(hù)基金會(huì)汽車戰(zhàn)略資深研究員約翰?迪西科認(rèn)為，徹底放棄生物燃料研究是“欠成熟”的做法。幸運(yùn)的是，一些歐美公司正在開發(fā)不以糧食為原料的生物燃料，它們的新選擇從柳枝稷到海藻，可謂五花八門。雖然每一種技術(shù)都存在缺點(diǎn)，不夠完善，但面對(duì)一個(gè)化石燃料日益緊缺的世界，每一種嘗試都代表著一個(gè)希望。

纖維素乙醇

玉米和甘蔗最早被選為生物燃料原料，因?yàn)橹参锏矸壑械奶潜容^容易發(fā)酵成乙醇。但對(duì)于植物而言，除可以食用的淀粉和糖外，還有其他重要成分，比如構(gòu)成所有植物細(xì)胞壁的有機(jī)分子――纖維素。

李?林德是達(dá)特茅斯學(xué)院環(huán)境工程師，也是低碳能源生物技術(shù)供應(yīng)商馬斯科馬的創(chuàng)辦人之一，他正專注于尋找能消化纖維素并且直接吐出乙醇的細(xì)菌。他稱這一過(guò)程為“生物綜合處理”，可以大大降低生產(chǎn)成本。他相信即便沒有政府補(bǔ)貼，馬斯科馬公司最終也能生產(chǎn)出比石油更便宜的乙醇。

馬斯科馬公司的技術(shù)引起很多大買家的興趣。最近它與通用公司簽了一單生意，用于開發(fā)纖維素燃料。馬斯科馬公司還計(jì)劃在密歇根州建立一個(gè)商業(yè)生產(chǎn)基地。

總部位于馬薩諸塞州的Verenium公司雖然成立才兩年，但它在路易斯安那州修建的實(shí)驗(yàn)廠已基本完工，這是美國(guó)本土第一家生物燃料工廠，建成后每年將生產(chǎn)140萬(wàn)加侖纖維素乙醇。它選用的原料是甘蔗殘?jiān)?/p>

Verenium公司最近與能源巨頭英國(guó)石油公司達(dá)成合作協(xié)議，共同開發(fā)纖維素乙醇。公司首席執(zhí)行官卡洛斯?里瓦斯希望這一合作能加速纖維素乙醇商業(yè)化進(jìn)程。他說(shuō)：“在實(shí)驗(yàn)室里，我們可以做得十分完美，可一旦進(jìn)入現(xiàn)實(shí)世界，一切可能完全變樣，我們必須通過(guò)實(shí)踐來(lái)學(xué)習(xí)?！睂?duì)分解纖維素最有經(jīng)驗(yàn)的當(dāng)屬丹麥的諾維信公司，它是世界最大的工業(yè)酶生產(chǎn)商。多年來(lái)，它生產(chǎn)的酶主要用于污水處理，但近幾年，它開始涉足生物燃料領(lǐng)域。如今，生物燃料已成為諾維信公司增長(zhǎng)速度最快的業(yè)務(wù)。

諾維信公司雇用了一批“酶獵頭”，在全世界范圍內(nèi)搜尋能消化纖維素的昆蟲。有人會(huì)問(wèn)，既然可以在實(shí)驗(yàn)室里利用生物技術(shù)獲得更好的酶，為什么還要在大自然中尋找天然酶呢？

在諾維信公司位于加利福尼亞州的研究所，科學(xué)家們給出了答案。他們正試圖通過(guò)改變天然酶的遺傳結(jié)構(gòu)來(lái)提高纖維素的分解技術(shù)。這一過(guò)程被稱為“定向進(jìn)化”。諾維信北美公司總裁拉斯?漢森說(shuō)：“纖維素正在向抗降解的方向進(jìn)化，我們的生物技術(shù)必須迎頭趕上，以對(duì)抗這種進(jìn)化帶來(lái)的挑戰(zhàn)?！?/p>

海藻新希望

生物技術(shù)的發(fā)展讓人們充滿期待，新型生物燃料的出現(xiàn)也許指日可待。

乙醇的一大缺點(diǎn)是，標(biāo)準(zhǔn)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)必須經(jīng)過(guò)改造，才能使用乙醇做燃料。而且，如用輸油管運(yùn)送乙醇，會(huì)對(duì)管道造成很大腐蝕。位于加州的Amyris公司正在研究如何利用遺傳工程，生產(chǎn)能夠制造可再生燃料的酵母。這種可再生燃料具有碳?xì)浠衔锏囊磺袃?yōu)點(diǎn)，比如運(yùn)輸便捷、能量密度高等，卻沒有碳?xì)浠衔镂廴经h(huán)境的缺點(diǎn)。

Amyris公司創(chuàng)建人內(nèi)爾?倫寧格說(shuō)：“我們希望生產(chǎn)出一種能立即投入現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的生物燃料?！?/p>

但Amyris公司生產(chǎn)的燃料主要以甘蔗殘?jiān)鼮樵稀ｋm然甘蔗的利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于玉米，但它仍屬于糧食作物。很難想象，Amyris公司可以在不影響糧食供給的情況下推廣它的技術(shù)。

于是，科學(xué)家們又把目光轉(zhuǎn)向了一種更為物美價(jià)廉的替代品――藻類。它沒有糧食作物原料的任何缺點(diǎn)，無(wú)需土地，無(wú)需淡水，只要陽(yáng)光充足，在鹽水中就能生長(zhǎng)。不僅如此，海藻還能大量吸收碳。因此，從理論上講，以海藻為原料可謂一舉兩得，既可以生產(chǎn)可再生的生物燃料，也可以吸食化石燃料植物所釋放的碳。

阿肯羅爾公司的伍茲很早就開始研究海藻。大多數(shù)海藻公司的做法是先壓榨海藻提取油，然后加工成燃料，而阿肯羅爾公司的做法是先獲取氣態(tài)油，然后冷凝成液態(tài)。伍茲說(shuō)，憑這種方法，乙醇的英畝年產(chǎn)量可達(dá)6000加侖，而玉米乙醇的英畝年產(chǎn)量?jī)H為370加侖。

伍茲的想法吸引了不少合作者。阿肯羅爾公司準(zhǔn)備在索諾蘭沙漠地區(qū)建立一個(gè)商業(yè)化生產(chǎn)工廠。那里臨海，可以利用海水培養(yǎng)海藻，附近還有一家煤炭廠，可以提供濃縮的二氧化碳進(jìn)行增壓加工。

第7篇：生物燃料技術(shù)范文

生物燃料泛指由生物質(zhì)組成或萃取的固體、液體或氣體燃料，可單獨(dú)使用或與汽油或柴油混合使用。當(dāng)前各國(guó)積極研究和投入的生物燃料主要指生物液體燃料，包括燃料乙醇、生物柴油等。

20世紀(jì)70年代的能源危機(jī)使得各國(guó)紛紛尋求各種手段，通過(guò)能源供給多樣化，降低對(duì)化石燃料的依賴，增強(qiáng)自身能源安全。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)際原油價(jià)格經(jīng)歷了一輪以需求拉動(dòng)的上漲，年平均名義價(jià)格由2001年的24美元/桶上漲至2010年的79美元/桶，實(shí)際增長(zhǎng)1.6倍。2008年7月創(chuàng)每桶148美元的歷史高位，受國(guó)際金融危機(jī)沖擊，半年內(nèi)又暴跌至每桶35美元左右，波動(dòng)幅度巨大，但油價(jià)整體上行趨勢(shì)未變。

顯然，由國(guó)際油價(jià)走勢(shì)變動(dòng)帶來(lái)的航空煤油價(jià)格高企及波動(dòng)加劇將給航空公司帶來(lái)極大的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。此外，為應(yīng)對(duì)全球氣候變化的挑戰(zhàn)，各國(guó)在減少溫室氣體排放方面已達(dá)成基本共識(shí)，針對(duì)不同行業(yè)的減排目標(biāo)和政策也相繼出臺(tái)。在國(guó)際油價(jià)高企和全球溫室氣體減排的背景下，生物燃料有望成為替代傳統(tǒng)航空煤油的重要新能源。

生物燃料使命

生物燃料的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：（1）第一代生物燃料，主要以糧食為原料，其發(fā)展日益受到限制；（2）第二代生物燃料，以非糧作物如乙醇、纖維素乙醇、生物柴油等為代表；（3）第三代生物燃料，以微藻等為原料，目前美國(guó)、以色列、德國(guó)、加拿大、阿根廷、澳大利亞、韓國(guó)等正在積極研究。

自2000年以來(lái)，全球生物燃料產(chǎn)量增長(zhǎng)了近三倍。美國(guó)是最大的生物乙醇及生物柴油生產(chǎn)國(guó)。從中期來(lái)看，美國(guó)和巴西可能還將繼續(xù)保持生物燃料主要生產(chǎn)國(guó)的地位。但長(zhǎng)期而言，亞洲國(guó)家包括中國(guó)、印度、印度尼西亞及馬來(lái)西亞可能將搶奪更多的市場(chǎng)份額。目前，很多國(guó)家已出臺(tái)一系列支持生物燃料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的政策，積極支持生物燃料的發(fā)展。

我國(guó)新能源政策的遠(yuǎn)期目標(biāo)為：爭(zhēng)取到2020年實(shí)現(xiàn)非化石能源占一次能源消費(fèi)比重的15%左右，生物柴油年產(chǎn)量達(dá)到200萬(wàn)噸，燃料乙醇達(dá)到 1000萬(wàn)噸。我國(guó)發(fā)展生物燃料起步較晚，但發(fā)展十分迅速，目前已在河南、安徽、黑龍江、吉林、廣西等地建立生物乙醇生產(chǎn)廠，并在全國(guó)部分城市進(jìn)行混合10% 燃料乙醇的汽油供應(yīng)試點(diǎn)，我國(guó)生物乙醇產(chǎn)量居世界第三位。

美國(guó)提出，到2020年生物燃料將占其能源總消費(fèi)量的25%，2050年達(dá)到50%，2012年，美國(guó)約150萬(wàn)噸生物燃料投產(chǎn)，2013-2015年，還將投入650萬(wàn)噸產(chǎn)能。

歐盟提出2020年前可再生能源占能源消費(fèi)總量的20%，生物燃料占運(yùn)輸燃料10%的目標(biāo)。以德國(guó)為例，德國(guó)2007年頒布《生物燃料配額法令》，規(guī)定生物燃料在化石燃料中混摻的最小含量，其生物柴油消費(fèi)量占?xì)W洲生物柴油消費(fèi)總量的45%，并且已建立1000多個(gè)生物柴油加油站。

巴西作為最早實(shí)施生物燃料產(chǎn)業(yè)化政策的國(guó)家之一，2006年已實(shí)現(xiàn)40%以上的汽油消費(fèi)由乙醇汽油取代，成為唯一不供應(yīng)純汽油的國(guó)家。目前，巴西消耗的所有汽油均摻有20% 及以上的乙醇，同時(shí)還出口乙醇，產(chǎn)量居世界第二。巴西《生物柴油法》要求到2013年生物柴油與普通柴油混合比例達(dá)到5%。

生物航油實(shí)驗(yàn)

如前所述，由于石油資源緊張、油價(jià)波動(dòng)、航空公司運(yùn)營(yíng)成本高企及碳排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，越來(lái)越多的油料公司、航空公司及飛機(jī)設(shè)備制造商開始將目光投向生物燃料。2008-2012年，全球已有20多個(gè)以生物航油為燃料的試驗(yàn)飛行和商業(yè)航班，其中95%以上均未出現(xiàn)任何飛行異?；蚬收?。試驗(yàn)表明，混合生物燃料的效率比傳統(tǒng)燃料高1.1%，溫室氣體排放量比傳統(tǒng)燃料低60%-80%。

據(jù)中國(guó)民航局預(yù)測(cè)，2020年全國(guó)航油消費(fèi)量將超過(guò)4000萬(wàn)噸，其中生物航油可能占航油總量的30%，按每噸1萬(wàn)元計(jì)算，2020年我國(guó)生物航油市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)1200億元。

國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)指出，到2020年全球航空燃料總需求的6%，即每年約800萬(wàn)噸應(yīng)來(lái)自生物燃料，但要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，一方面需對(duì)航空公司的燃料比例進(jìn)行管制，另一方面要對(duì)生物燃料實(shí)施政策性補(bǔ)貼。

2011年10月，中石油、中航油與國(guó)航成功進(jìn)行國(guó)內(nèi)首次航空生物燃料的驗(yàn)證試飛。中石油已建120萬(wàn)畝小桐子種植基地，可提供的原料年產(chǎn)量達(dá)16-17萬(wàn)噸，目前其正與霍尼韋爾旗下UOP公司商談在華合作建立首個(gè)年產(chǎn)6萬(wàn)噸的航空生物燃料煉廠，并有望2013-2014年投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。

2011年12月，中石化向民航局提交了生物航煤及其調(diào)和產(chǎn)品的適航審定申請(qǐng)，民航局已受理該申請(qǐng)，并計(jì)劃今年11月前完成適航審定，年內(nèi)進(jìn)行商業(yè)飛行。2009年，中石化啟動(dòng)了生物航煤的研發(fā)。2011年，將其杭州石化煉廠裝置改造成一套2萬(wàn)噸/年生物航煤裝置，該裝置從2011年年底開工以來(lái)已生產(chǎn)70噸生物航煤。中石化計(jì)劃采用的原料主要為餐飲廢棄油脂。

此外，中國(guó)商飛和波音公司開始合作研發(fā)生物航油，并在北京啟動(dòng)了“中國(guó)商飛-波音航空節(jié)能減排技術(shù)中心”，該中心首個(gè)研究項(xiàng)目是將廢棄食用油提煉成生物航油?？湛凸疽雅c清華大學(xué)簽署協(xié)議，雙方將以地溝油等為原料合作研究生物航油，預(yù)計(jì)下半年公布首批研究結(jié)果。

未來(lái)挑戰(zhàn)

在我國(guó)石油對(duì)外依存度日益上升、環(huán)保成本和壓力日趨嚴(yán)峻的形勢(shì)下，積極發(fā)展包括生物航油在內(nèi)的生物燃料產(chǎn)業(yè)，是應(yīng)對(duì)能源短缺和節(jié)能減排的重要手段。生物航油的發(fā)展存在很多機(jī)遇，但同時(shí)也面臨幾大挑戰(zhàn)。

一是生物航油的成本。目前生物航油的成本是傳統(tǒng)航油的2-3倍，要想大幅降低成本必須實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，而我國(guó)尚未建立起成熟的生物航油研發(fā)、生產(chǎn)及供應(yīng)體系。航油是航空公司最大的成本支出，以國(guó)內(nèi)三大航空公司為例，航油成本占其運(yùn)營(yíng)成本均已超40%，因此高昂的價(jià)格將使生物航油的推廣和應(yīng)用受阻。

二是生物航油的生產(chǎn)技術(shù)。例如，通過(guò)纖維素生產(chǎn)乙醇及海藻提煉等技術(shù)尚不成熟，而地溝油混雜了動(dòng)物油、植物油等成分，提煉技術(shù)難度大，尚不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

三是生物航油的原料供應(yīng)。生物燃料的原料包括動(dòng)植物油脂、廢棄食用油和微生物油脂等，各種原料的產(chǎn)能和收率存在很大差異，如何保證可持續(xù)的原料供應(yīng)仍是當(dāng)前需關(guān)注和解決的問(wèn)題。

第8篇：生物燃料技術(shù)范文

一、經(jīng)驗(yàn)：通過(guò)立法、規(guī)劃和鼓勵(lì)補(bǔ)貼等政策，持續(xù)推動(dòng)生物質(zhì)資源的研究、開發(fā)和利用

（一）美國(guó)通過(guò)立法和補(bǔ)貼政策促進(jìn)生物質(zhì)乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展

美國(guó)是世界上最大的乙醇生產(chǎn)國(guó)，乙醇商業(yè)化生產(chǎn)始于上個(gè)世紀(jì)90年代，玉米一直是其主要的生產(chǎn)原料。20世紀(jì)90年代開始，美國(guó)以法律形式確定了生物質(zhì)能源的主導(dǎo)地位和具體發(fā)展指標(biāo)。2002年11月，《美國(guó)生物質(zhì)能與生物基產(chǎn)品展望》報(bào)告對(duì)美國(guó)生物質(zhì)資源研究做出了遠(yuǎn)景規(guī)劃，提出到2030年，美國(guó)生物質(zhì)能和生物基產(chǎn)品將發(fā)展成為完善、成熟并可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，為美國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)創(chuàng)造新的機(jī)遇，并向消費(fèi)者提供性能優(yōu)良、綠色環(huán)保的生物基產(chǎn)品。

1999年，美國(guó)了《開發(fā)和推進(jìn)生物基產(chǎn)品和生物能源》總統(tǒng)令，制定了到2030年以生物質(zhì)燃料替代目前石油消費(fèi)總量30%的發(fā)展目標(biāo)，占國(guó)家電力的5%、交通運(yùn)輸燃料的20%和化工產(chǎn)品的25%。2005年，美國(guó)能源部提交的報(bào)告顯示：生物質(zhì)能已經(jīng)開始對(duì)美國(guó)的能源做出貢獻(xiàn)，2003年提供了1億噸標(biāo)煤能量，占美國(guó)能源消費(fèi)總量的3%，超過(guò)水電而成為可再生能源的最大來(lái)源。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，美國(guó)在生物質(zhì)資源研發(fā)領(lǐng)域的資金投入逐年遞增，其中，包括2008年12月能源部投資2億美元支持利用生物質(zhì)原料生產(chǎn)先進(jìn)生物燃料的商業(yè)化研究與實(shí)踐、2009年1月其能源部與農(nóng)業(yè)部聯(lián)合支持有關(guān)生物燃料、生物質(zhì)能及生物基產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)與過(guò)程的研發(fā)項(xiàng)目等。即使在金融危機(jī)發(fā)生之后，生物質(zhì)資源研究仍成為美國(guó)經(jīng)濟(jì)復(fù)興和再投資計(jì)劃的重要組成部分。2009年5月，美國(guó)能源部宣布，復(fù)興計(jì)劃中將有7.865億美元用于加快先進(jìn)生物燃料的研究和開發(fā)、以及商業(yè)規(guī)模的生物精煉示范項(xiàng)目等。

發(fā)展生物燃料對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)揮了極大的推動(dòng)力量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅 2007年發(fā)展乙醇使美國(guó)減少進(jìn)口2.28億桶原油，原油進(jìn)口減少量約占美國(guó)原油進(jìn)口總量的5%，相當(dāng)于為美國(guó)經(jīng)濟(jì)節(jié)省了165億美元；乙醇生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、乙醇運(yùn)輸以及新建乙醇生產(chǎn)企業(yè)投資，共為其國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增加476億美元，為美國(guó)各經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域創(chuàng)造了近24萬(wàn)個(gè)工作崗位；使美國(guó)消費(fèi)者增加了123億美元收入，為聯(lián)邦政府創(chuàng)稅約46億美元，同時(shí)為各州和當(dāng)?shù)卣畡?chuàng)稅36億美元。

奧巴馬上臺(tái)后，提出了7000多億美元的巨額經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃，同時(shí)，確保實(shí)現(xiàn)國(guó)會(huì)設(shè)定的2022年美國(guó)生物燃料年產(chǎn)量達(dá)到360億加侖的目標(biāo)。為減輕糧食負(fù)擔(dān)，美國(guó)已經(jīng)做好了向非糧的二代生物燃料過(guò)渡的部署，到2030年，生物燃料替代30%化石運(yùn)輸燃料中，玉米原料只占6.7%，九成以上將是非糧原料。其最新舉措是加快纖維素燃料乙醇的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。（詳見表1）為盡快實(shí)現(xiàn)第二代生物燃料技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，美國(guó)政府采取了一系列刺激和鼓勵(lì)政策。

2007年10月，美國(guó)生物質(zhì)研發(fā)技術(shù)咨詢委員會(huì)了新的生物燃料與生物基產(chǎn)品路線圖，確定了生物質(zhì)技術(shù)發(fā)展的主要障礙和解決途徑。

（二）歐洲各國(guó)對(duì)替代燃料的立法支持、差別稅收以及油料植物生產(chǎn)的補(bǔ)貼，共同促進(jìn)了生物柴油產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展

歐盟委員會(huì)提出，2010年運(yùn)輸燃料的5.75％用燃料乙醇和生物柴油替代，到2020年這一比例將提高到20％。法國(guó)計(jì)劃到2015年生物柴油的產(chǎn)能將從現(xiàn)在的每年600萬(wàn)噸增長(zhǎng)到1000萬(wàn)噸。目前，意大利是歐洲生物柴油使用最多的國(guó)家之一。在2001年制定的金融法中，意大利計(jì)劃在3年內(nèi)將生物柴油的生產(chǎn)配額從12.5萬(wàn)噸增加到30萬(wàn)噸。德國(guó)政府鼓勵(lì)使用生物柴油，對(duì)生物柴油生產(chǎn)企業(yè)全額免除稅收，使其價(jià)格低于普通柴油。德國(guó)在2003年頒布法規(guī)，準(zhǔn)許自2004年起，無(wú)需標(biāo)明即可在石化柴油中最多加入5%的生物柴油。同時(shí)，德國(guó)還規(guī)定了機(jī)動(dòng)車使用生物燃料的最低份額，從2004年起的2%提高到2010年的5.75%。新規(guī)定的出臺(tái)將使生物柴油營(yíng)業(yè)額從2000年的5.035億美元猛增至24億美元，平均年增25%。西班牙2002 年12月30日頒布法令，對(duì)生物燃料全部免征特別稅，該稅是浮動(dòng)的，根據(jù)石油產(chǎn)品和生物燃料生產(chǎn)成本的變化進(jìn)行調(diào)整。

2009年4月23日，歐盟的生物燃料政策也拍板定案，其生物燃料也有了一個(gè)明確的目標(biāo)和發(fā)展方向。《可再生能源指令》和《燃料質(zhì)量指令》這兩道與生物燃料政策相關(guān)指令的產(chǎn)生，將對(duì)歐洲生物燃料行業(yè)的未來(lái)發(fā)展起著決定性的作用，并影響全球生物燃料市場(chǎng)。

（三）巴西通過(guò)規(guī)劃推動(dòng)生物柴油發(fā)展

巴西是世界上最大的可再生能源生產(chǎn)國(guó)。2002年，聯(lián)邦政府推出生產(chǎn)和使用生物柴油計(jì)劃（PNPB），計(jì)劃目標(biāo)為：2008年1月開始，將在全國(guó)燃料消費(fèi)中，添加2％的生物柴油，到2013年1月該比例將上升到5％。為了推進(jìn)該計(jì)劃，聯(lián)邦政府分步驟、分階段實(shí)施。

第一階段：可行性分析階段。結(jié)論是：在經(jīng)濟(jì)上，可以擴(kuò)大就業(yè)，增加收入，縮小區(qū)際之間的收入差距。在社會(huì)發(fā)展上，可以扶持社會(huì)弱勢(shì)階層，提高低收入者收入水平。在環(huán)境上，通過(guò)使用生物柴油，減少?gòu)U氣和空氣污染，可以降低社會(huì)的醫(yī)療成本。在發(fā)展戰(zhàn)略上，可以減少對(duì)進(jìn)口能源的依賴，降低國(guó)家能源安全風(fēng)險(xiǎn)。

第二階段：完善法律和政策階段。首先，定義和規(guī)范生物質(zhì)能源，同時(shí)在法律、政策、稅收上給予支持。在稅收上針對(duì)發(fā)展程度不同的地區(qū)采取不同的優(yōu)惠稅率，給予貧窮地區(qū)更多的稅收減免。按照該種差別稅率的邏輯，政府政策有義務(wù)保護(hù)兩個(gè)薄弱環(huán)節(jié)：（1）農(nóng)民的種植環(huán)節(jié)。聯(lián)邦政府為了鼓勵(lì)小農(nóng)戶種植油料作物，保障全部收購(gòu)，創(chuàng)造了一個(gè)“社會(huì)燃料”憑證，以此來(lái)決定企業(yè)稅收減免的多少。（2）市場(chǎng)環(huán)節(jié)。政府公布生物柴油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以保障提供到市場(chǎng)上的都是高質(zhì)量的產(chǎn)品。

第三階段：計(jì)劃的實(shí)施階段。在各項(xiàng)法律、政策和稅收標(biāo)準(zhǔn)確立以后，2004年12月6日，聯(lián)邦總統(tǒng)宣布推出PNPB。2005年，第一個(gè)加入2％生物柴油的加油站開業(yè)，聯(lián)邦政府以拍賣的方式收購(gòu)生物柴油，只有擁有“社會(huì)燃料”憑證的企業(yè)才能參加拍賣。政府的介入和收購(gòu)，主要目的是形成實(shí)在的市場(chǎng)需求。

目前，世界可再生能源消費(fèi)僅占總能源消費(fèi)的14％，而巴西占45％。巴西還是世界上最大的乙醇出口國(guó)，30年來(lái)，乙醇生產(chǎn)導(dǎo)致巴西原油消耗下降，累計(jì)節(jié)省520億美元，還提供了100萬(wàn)個(gè)工作崗位。

二、各國(guó)開發(fā)生物質(zhì)能源帶來(lái)的啟示

（一）利用自身資源稟賦的比較優(yōu)勢(shì)，尋找新的替代原料來(lái)源，力求保持能源安全、環(huán)境安全與糧食安全協(xié)調(diào)發(fā)展

從中國(guó)的情況看，上海財(cái)經(jīng)大學(xué)財(cái)經(jīng)研究所張錦華與吳方衛(wèi)研究認(rèn)為，我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品中資源稟賦最高的是甘薯，玉米也有一定優(yōu)勢(shì)，小麥不具有優(yōu)勢(shì)。但由于當(dāng)時(shí)國(guó)家急于解決陳化糧問(wèn)題，采用玉米和小麥作為生物質(zhì)能源原料。以玉米為主的生物質(zhì)能源發(fā)展路徑并不完全基于資源稟賦優(yōu)勢(shì)的策略。同時(shí)，與美國(guó)地多人少相反，中國(guó)的人口眾多，即使采用一定優(yōu)勢(shì)的玉米為原料的生物質(zhì)能源發(fā)展路徑也受到糧食安全問(wèn)題的制約。雖然我國(guó)有大量的鹽堿地、荒地等劣質(zhì)土地可種植甜高粱，也有大量荒山、荒坡可以種植麻風(fēng)樹和黃連木等油料植物，但目前缺乏對(duì)這些土地利用的合理評(píng)價(jià)和科學(xué)規(guī)劃。我國(guó)雖然在西南地區(qū)種植了一定規(guī)模的麻風(fēng)樹等油料植物，但不足以支撐生物柴油的規(guī)?；a(chǎn)。生物質(zhì)燃料資源不落實(shí)是制約生物質(zhì)燃料規(guī)?；l(fā)展的重要因素。生物質(zhì)資源的發(fā)展是生物質(zhì)能源的根本問(wèn)題，優(yōu)良的作物品種是發(fā)展生物質(zhì)能的重中之重。

（二）政府積極參與，為生物質(zhì)能源的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展創(chuàng)造良好的市場(chǎng)環(huán)境

生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)是具有環(huán)境效益的弱勢(shì)產(chǎn)業(yè)。2000年以來(lái)，我國(guó)建立了包括燃料乙醇的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)基地、銷售渠道、財(cái)政補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠等在內(nèi)的政策體系，但為避免對(duì)糧食安全造成負(fù)面影響，國(guó)家開始對(duì)以糧為原料的燃料乙醇的生產(chǎn)和銷售采取嚴(yán)格管制。對(duì)于生物柴油的生產(chǎn)，國(guó)家還沒有制定相關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策，也沒有完善的銷售渠道。此外，生物質(zhì)資源的其它利用項(xiàng)目，如燃燒發(fā)電、氣化發(fā)電、規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)大中型沼氣工程項(xiàng)目等，初始投資高，需要穩(wěn)定的投融資渠道給予支持，以降低成本。同時(shí)，需建立行之有效的投融資機(jī)制做保障，促進(jìn)生物質(zhì)資源的開發(fā)利用。

（三）將扶持生物質(zhì)能源的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展納入到國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中

我國(guó)非糧作物的燃料乙醇尚處于試驗(yàn)階段，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，還需在生產(chǎn)工藝和產(chǎn)業(yè)組織等方面做大量工作。以廢動(dòng)植物油生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)較為成熟，但發(fā)展?jié)摿τ邢?。后備資源潛力大的纖維素生物質(zhì)燃料乙醇和生物合成柴油的技術(shù)尚處研究階段，一些相對(duì)成熟的技術(shù)缺乏標(biāo)準(zhǔn)體系和服務(wù)體系的保障，產(chǎn)業(yè)化程度低，大規(guī)模生物質(zhì)能源生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化的格局尚未形成。

（四）加強(qiáng)生物質(zhì)資源研究對(duì)于國(guó)家可持續(xù)發(fā)展具有很強(qiáng)的戰(zhàn)略意義

第9篇：生物燃料技術(shù)范文

電池在我們的生活中發(fā)揮著非常重要的作用，但在使用過(guò)程中卻帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。一節(jié)一號(hào)電池腐爛在地里，能使一平方米土壤永久失去利用價(jià)值；一粒紐扣電池可使600噸水受到污染，相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲水量。嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)迫使我們尋找電池發(fā)展的新出路，生物燃料電池的問(wèn)世讓我們看到了曙光。本文初步介紹了生物燃料電池的基本情況，以期能開闊視野，對(duì)中學(xué)化學(xué)教學(xué)有所裨益。

1穿越歷史，生物燃料電池向我們走來(lái)

早在19世紀(jì)初，英國(guó)化學(xué)家戴維就提出了燃料電池的設(shè)想，1839年英國(guó)人格拉夫發(fā)明了最早的氫燃料電池[1]?？梢哉f(shuō)發(fā)展到今天，氫燃料電池已成為了最成熟的燃料電池，但在氫氣的制備、輸送、電池的能量轉(zhuǎn)化率、使用安全性等方面存在許多問(wèn)題，陷入了尷尬的發(fā)展處境[2]。生物燃料電池的出現(xiàn)又讓我們充滿了新的期待。

生物燃料電池的發(fā)展可追溯到20世紀(jì)初，1910年英國(guó)杜漢姆大學(xué)植物學(xué)教授Michael Cresse Potter用酵母和大腸桿菌進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了微生物也可以產(chǎn)生電流,從而拉開了生物燃料電池研究的序幕。六十年代，為了將長(zhǎng)途太空飛行中的有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化成電能，美國(guó)航空航天管理局投入了大量的人力和物力進(jìn)行研究，真正掀起了生物燃料電池研究的。后來(lái)盡管由于技術(shù)原因，生物燃料電池曾一度陷入停滯狀態(tài)，但七、八十年代出現(xiàn)的石油危機(jī)又讓電池家族的新成員成為人們矚目的中心，自此之后迎來(lái)了更加廣闊的發(fā)展前景[3]。

簡(jiǎn)言之，生物燃料電池就是以微生物、酶為催化劑，將有機(jī)物（如糖類等）中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一種電化學(xué)裝置。根據(jù)電池中使用的催化劑種類，可將生物燃料電池分為微生物燃料電池和酶燃料電池兩種類型。

2兩種典型的生物燃料電池

2.1 微生物燃料電池

典型的微生物燃料電池如上圖所示，它由陽(yáng)極室和陰極室組成，質(zhì)子交換膜將兩室分隔開。它的基本工作原理可分為四步來(lái)描述:(1)在微生物的作用下，燃料發(fā)生氧化反應(yīng)，同時(shí)釋放出電子;(2)介體捕獲電子并將其運(yùn)送至陽(yáng)極;(3)電子經(jīng)外電路抵達(dá)陰極，質(zhì)子通過(guò)質(zhì)子交換膜由陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室;(4)氧氣在陰極接收電子，發(fā)生還原反應(yīng)。我們以葡萄糖為例來(lái)具體地說(shuō)明這個(gè)過(guò)程[1]：

陽(yáng)極半反應(yīng)：

C6H12O6+6H2O6CO2+24H++24e-E0=0.014V

氧化態(tài)介體 + e-還原態(tài)介體

陰極半反應(yīng):

6O2+24H++24e-12H2O E0=1.23V

2.2 酶燃料電池

如下圖，葡萄糖在葡萄糖氧化酶（GOx）和輔酶的作用下失去電子被氧化成葡萄糖酸，電子由介體運(yùn)送至陽(yáng)極，再經(jīng)外電路到陰極。雙氧水得到電子，并在微過(guò)氧化酶的作用下還原成水。

陽(yáng)極半反應(yīng)：葡萄糖葡萄糖酸＋2H++2e

陰極半反應(yīng)：H2O2+2H++2e2H2O[3]

2.3生物燃料電池中的介體及其作用

2.3.1介體的作用

在生物電池的設(shè)計(jì)中一個(gè)最大的技術(shù)瓶頸就是如何有效地將電子從底物運(yùn)送至電池的陽(yáng)極?？茖W(xué)家設(shè)想在陽(yáng)極室加入一種或幾種化學(xué)物質(zhì)，作為運(yùn)輸電子的介體。介體的作用如圖3所示。

2.3.2 介體需滿足的條件[1][3]

經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)充當(dāng)介體的分子必須具備嚴(yán)格的條件：①介體的氧化還原電極電勢(shì)應(yīng)與代謝物的電勢(shì)相一致；②介體的氧化態(tài)和還原態(tài)都應(yīng)易溶于電解質(zhì)溶液；③在溶液中有足夠的穩(wěn)定性且不能吸附在細(xì)菌細(xì)胞或電極的表面；④介體的電極反應(yīng)快；⑤微生物燃料電池中的介體應(yīng)易于穿透細(xì)胞膜且對(duì)微生物無(wú)毒害作用；⑥微生物燃料電池中的介體在得到電子后應(yīng)易于從細(xì)胞膜中出來(lái)；⑦介體的任一種氧化態(tài)都不會(huì)對(duì)微生物的代謝過(guò)程造成干擾。

生物燃料電池中常用的介體有硫堇、EDTA-Fe(Ⅲ)、亞甲基藍(lán)、中性紅等。

3 生物燃料電池的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)的化學(xué)電池技術(shù)相比，生物燃料電池具有操作上和功能上的優(yōu)勢(shì)（表1）。首先它將底物直接轉(zhuǎn)化為電能，保證了具有高的能量轉(zhuǎn)化效率。其次，不同于現(xiàn)有的生物能處理，生物燃料電池能在常溫、常壓甚至是低溫的環(huán)境條件下都能夠有效運(yùn)作，電池維護(hù)成本低、安全性強(qiáng)。第三，生物燃料電池不需要進(jìn)行廢氣處理，因?yàn)樗a(chǎn)生的廢氣的主要組分是二氧化碳，不會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的副產(chǎn)物。第四，生物燃料電池具有生物相容性，利用人體內(nèi)的葡萄糖和氧為原料的生物燃料電池可以直接植入人體。第五，在缺乏電力基礎(chǔ)設(shè)施的局部地區(qū)，生物燃料電池具有廣泛應(yīng)用的潛力。

表1化學(xué)燃料電池與生物燃料電池比較[3]

4生物燃料電池的用途[1][5]

4.1改善汽車的燃料結(jié)構(gòu)

使用生物燃料電池，1L糖類物質(zhì)的濃溶液氧化產(chǎn)生的電能可供一輛中型汽車行駛25-30 Km,如果汽車的油箱為50L的話，裝滿糖后可連續(xù)行駛1000Km而不需要再補(bǔ)充能源。使用生物燃料電池，一方面可控制因化石燃料燃燒導(dǎo)致的空氣污染問(wèn)題，另一方面還可避免因發(fā)生交通事故而引發(fā)的汽油起火燃燒甚至是爆炸。

4.2污水處理

2005年，由美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家洛根率領(lǐng)的一個(gè)研發(fā)小組宣布，他們研制出一種新型的微生物燃料電池，可以把未經(jīng)處理的污水轉(zhuǎn)變成干凈用水和電能。

4.3為可植入人體內(nèi)的設(shè)備提供能量支持

2005年日本東北大學(xué)教授西澤松彥領(lǐng)導(dǎo)的研究小組新開發(fā)出了一種利用血液中的糖分發(fā)電的燃料電池。這樣的生物電池可為植入糖尿病患者體內(nèi)的測(cè)定血糖值的裝置提供充足電量、為心臟起搏器提供能量。

4.4 在機(jī)器人設(shè)計(jì)中的作用

2001年英國(guó)西英格蘭大學(xué)的科學(xué)家們研制出了一種名為“Slugbot”的機(jī)器人（如圖5），專門用于搜捕危害種植業(yè)的鼻涕蟲。“Slugbot”將抓獲的鼻涕蟲放在一容器里，在酶的作用下將其轉(zhuǎn)化成電能。

2000年美國(guó)南佛羅里達(dá)大學(xué)科學(xué)家斯圖亞特.威爾金森（Stuart Wilkinson）宣稱，他們已經(jīng)研制出了一種需要吃肉以給體內(nèi)補(bǔ)充電能的機(jī)器人Chew Chew。 這種機(jī)器人體內(nèi)裝有一塊微生物燃料電池，為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)和工作提供動(dòng)力。這種微生物燃料電池可以通過(guò)細(xì)菌產(chǎn)生酶，消化肉類食物，然后把獲取的能量再轉(zhuǎn)化為電能，供給機(jī)器人使用。

4.5在航空航天上的使用

為處理密閉的宇宙飛船里宇航員排出的尿液，美國(guó)宇航局設(shè)計(jì)了一種巧妙的方案：用微生物中的芽孢桿菌來(lái)處理尿液，產(chǎn)生氨氣，以氨氣作為微生物電池的電極活性物質(zhì)，這樣既處理了尿液，又得到了電能。一般在宇航條件下，每人每天排出22克尿，能得到47瓦電力。

5 生物燃料電池發(fā)展展望

在化石燃料日趨緊張、環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重的今天，生物燃料電池以其良好的性能向我們展示了一個(gè)美好的發(fā)展前景。但不可否認(rèn)的是，由于技術(shù)條件的制約，目前生物燃料電池的研究和使用還處于不成熟階段：電池的輸出功率小、使用壽命短。例如美國(guó)得克薩斯大學(xué)亞當(dāng)?海勒博士研制的葡萄生物電池能提供的功率僅為2.4微瓦，這說(shuō)明要點(diǎn)燃一個(gè)小燈泡需要100萬(wàn)株葡萄，并且產(chǎn)電能每天都在衰減。由此導(dǎo)致生物燃料電池的使用范圍非常狹小，遠(yuǎn)沒有達(dá)到全面推廣的時(shí)期。研究人員正在積極研究，努力克服這一瓶頸。

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5.1開發(fā)無(wú)介體生物燃料電池[5]

有一類鐵還原性微生物，由于其細(xì)胞膜上有豐富的細(xì)胞色素，表現(xiàn)出較強(qiáng)的電化學(xué)活性，在生物電池中能直接將電子轉(zhuǎn)移至陽(yáng)極而不需要借助任何介體。研究表明Rhodoferax ferrireduler和Geobacteraceae種群的微生物都具有這種功能，它們?cè)陔姵貎?nèi)發(fā)生的反應(yīng)可表示為：

C6H12O6+6H2O+24Fe(Ⅲ) 6CO2+24Fe(Ⅱ)+24H+

+24e-。

無(wú)介體生物燃料電池的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為有充足的空間，有利于提高電子轉(zhuǎn)移的效率和速率。

5.2加強(qiáng)對(duì)電極的修飾[4]

學(xué)者Derek R. Lovley等用石墨氈和石墨泡沫代替碳棒作為電池的陽(yáng)極，研究發(fā)現(xiàn)電池的電能輸出大大增加，約為原來(lái)的三倍。說(shuō)明增大電極的表面積可以增大吸附在電極表面的微生物和酶的密度，從而增加電量的輸出。

Zhen He等在微生物燃料電池中用微生物來(lái)修飾陰極，加快了氧氣的還原反應(yīng)速率，極大地提高了電池輸出的電流密度。

5.3 選擇合適的質(zhì)子交換膜[4][6]

質(zhì)子交換膜能有效地維持電池兩極室內(nèi)酸堿度的平衡，保證電池反應(yīng)的正常進(jìn)行。Liu和Logan在電池的設(shè)計(jì)中取消了質(zhì)子交換膜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電池的庫(kù)侖輸出效率由55%降到了12%；Min et al.研究發(fā)現(xiàn)如果氧氣由陰極室進(jìn)入陽(yáng)極室，電池的庫(kù)侖輸出效率會(huì)從55%降至19%。這說(shuō)明質(zhì)子交換膜的質(zhì)量好壞關(guān)系到生物燃料電池的性能，選擇合適的質(zhì)子交換膜，增強(qiáng)質(zhì)子的穿透性而降低氧氣的擴(kuò)散成為了生物燃料電池開發(fā)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

5.4 開發(fā)光化學(xué)生物燃料電池[5]

利用光合細(xì)菌或藻類吸收太陽(yáng)光，并將其轉(zhuǎn)化成電能的裝置稱為光化學(xué)生物燃料電池?？茖W(xué)家曾設(shè)計(jì)出這樣的一種電池：用石墨作陽(yáng)極，陽(yáng)極室內(nèi)有項(xiàng)圈藻和可溶性奎寧介體；陰極也為石墨電極，電解質(zhì)溶液為鐵氰化鉀。把這種電池先放在陽(yáng)光下光照10小時(shí)，然后在黑暗的環(huán)境中放置10小時(shí)，發(fā)現(xiàn)可產(chǎn)生1mA的電流（外電路電阻為500歐），只不過(guò)光子轉(zhuǎn)化成電子的效率只有0.2%。后來(lái)人們又用Synechococcus細(xì)菌來(lái)代替項(xiàng)圈藻，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化率可提高到3.3%。

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致謝：本文在寫作過(guò)程中，得到化學(xué)系樂翠娣老師的指導(dǎo)和幫助，謹(jǐn)致以誠(chéng)摯的謝意!