生物燃料技术范文10篇

摘要：为了加快生物燃料产业的发展速度，提高生物燃料的产量和质量，微流体技术被引入到了生物燃料领域。文章聚焦于微流体技术在生物燃料领域的应用，重点介绍了微流体技术及装置在生物柴油和生物乙醇生产中的应用，讨论了影响生物燃料微流体反应器性能的相关因素，最后，提出了微流体技术在生物燃料领域的应用过程中所面临的问题并展望了其应用前景。

关键词：微流体技术；生物燃料；生物柴油；生物乙醇；微流体反应器

随着经济的迅速增长，传统化石燃料日益枯竭，温室效应逐渐加剧，生物燃料的重要性日益凸显。作为液体生物燃料，生物柴油和生物乙醇具有原料来源广泛、清洁可再生、生产规模不断扩大等特点，在一定程度上能够满足目前紧迫的能源需求[1]。然而，两者生产过程中的一些消极因素限制了它们的进一步发展，如土地面积需求过大、生产成本过高、产品产率过低以及产品质量欠佳等[2]。这些消极因素的存在阻碍了生物燃料的规模化进程，为了尽早实现生物燃料的规模化和商业化，纳米技术、基因工程技术和微流体技术等不断被引入到生物燃料的研究和生产之中。其中，微流体技术在改善生物柴油和生物乙醇的产量和质量方面效果显著。微流体技术是基于微流控芯片在微观尺度下控制、操作和检测复杂流体的技术，它能在较小的试剂体积和较短的反应时间等条件下进行工作。微流控芯片的尺寸仅为十几平方厘米甚至几平方厘米，且其上通常会内置有检测、分析及样品制备等诸如生物或化学实验室的各种功能，因此，其又被称为芯片实验室。作为一门新兴技术，其被广泛应用于化学、医药、生命科学等多个领域，由于其小型化、高精度、短周期和低能耗等独特的优点，其在生物燃料领域也表现出了巨大的潜力。微流体技术不仅能快速进行微藻等产油微生物的高通量筛选和培养条件的优化，还能通过增大生物柴油酯交换过程两相界面的接触面积而改善其转化率，另外，在生物燃料的生产过程中，将这种技术与相应的功能原件集成后，除了能够在线分析和监测产品质量，还能完成生产环境的实时控制从而提高产品质量。

1微流体的特性

要想深入了解微流体技术在生物燃料领域的应用，首先需要了解微观尺度下的流体特性。微流体是一种借助亚毫米至亚微米微通道产生的流体，这种微尺度下的流体学行为与宏观尺度下的流体学行为差异很大。在流体力学中，流体流动特性通常采用雷诺数（ReynoldsNumber，Re）进行表征。一般情况下，当Re<2000时，流体表现为层流状态；当Re>4000时，流体则表现为湍流状态。层流流动时，不同流体系统的流体粒子彼此平行地分层流动，互不干扰与混杂；而湍流流动时，各流体系统的流体粒子间强烈的混合与掺杂，不仅有沿着主流方向的运动，还有垂直于主流方向的运动，两者的流动特征如图1所示。另外，佩克莱数（PecletNumber，Pe）也是反映流体流动状态的参数，其可以表征对流和扩散的相对大小，反映了流体返混的程度，Pe越大，表示返混程度越小，Pe越小，则表示返混程度越大。由于微流体通道的空间有限（直径为5~250μm），流速较低（1~1000μL/min），导致微流体的Re非常小（1~100），而Pe比较大（>103），微流体表现为层流特征而非湍流，其中的流体粒子彼此平行地分层流动，互不干扰可再生能源RenewableEnergyResources与混杂，两个或多个流体系统中的粒子除了扩散之外不能混合，这意味着其中粒子的速度和位置是可以预测到的[3]。在微观水平上，表面张力和毛细管力在流体中的作用非常突出，这对生物柴油合成过程中脂质提取和酯交换非常有利。同时，由于尺度的减小，微流体的比表面积变得很大，当两种不混溶的液体（油和甲醇)同轴混合时，两相界面之间的物料传递增强，这不仅有利于正向反应（脂肪酸甲酯的形成），还能提高底物转化率[4]。此外，由于微流体比表面积的增大，脂质提取时的收率也明显提高[5]。

2微流体技术在生物柴油生产中的应用

[摘要]目前，中国的生物质能源生产已经形成一定规模，国家也通过制定行业标准规范生物质能源生产，出台法律法规为其提供保障，并运用财税政策推进生物质能源产业发展。但是，中国生物质能源产业发展还面临原料资源短缺、生物质能源工业体系不完备、研究开发能力不足、产业化基础薄弱以及产品市场竞争力不高等问题。展望未来，中国生物质能源产业的发展空间广阔，技术将不断完善，它将改变中国现有的能源消费结构，净化环境，并推动农村经济发展。

一、中国生物质能源开发利用现状

20世纪70年代，国际上第一次石油危机使发达国家和贫油国家重视石油替代，开始大规模发展生物质能源。生物质能源是以农林等有机废弃物以及利用边际土地种植的能源植物为主要原料进行能源生产的一种新兴能源。生物质能源按照生物质的特点及转化方式可分为固体生物质燃料、液体生物质燃料、气体生物质燃料。中国生物质能源的发展一直是在“改善农村能源”的观念和框架下运作，较早地起步于农村户用沼气，以后在秸秆气化上部署了试点。近两年，生物质能源在中国受到越来越多的关注，生物质能源利用取得了很大的成绩。沼气工程建设初见成效。截至2005年底，全国共建成3764座大中型沼气池，形成了每年约3.4l亿立方米沼气的生产能力，年处理有机废弃物和污水1.2亿吨，沼气利用量达到80亿立方米。到2006年底，建设农村户用沼气池的农户达2260万户，占总农户的9.2%，占适宜农户的15.3%，年产沼气87.0亿立方米，使7500多万农民受益，直接为农民增收约180亿元。生物质能源发电迈出了重要步伐，发电装机容量达到200万千瓦。液体生物质燃料生产取得明显进展，全国燃料乙醇生产能力达到：102万吨，已在河南等9个省的车用燃料中推广使用乙醇汽油。

（一）固体生物质燃料

固体生物质燃料分生物质直接燃烧或压缩成型燃料及生物质与煤混合燃烧为原料的燃料。生物质燃烧技术是传统的能源转化形式，截止到2004年底，中国农村地区已累计推广省柴节煤炉灶1.89亿户，普及率达到70%以上。省柴节煤炉灶比普通炉灶的热效率提高一倍以上，极大缓解了农村能源短缺的局面。生物质成型燃料是把生物质固化成型后采用略加改进后的传统设备燃用，这种燃料可提高能源密度，但由于压缩技术环节的问题，成型燃料的压缩成本较高。目前，中国（清华大学、河南省能源研究所、北京美农达科技有限公司）和意大利（比萨大学）两国分别开发出生物质直接成型技术，降低了生物质成型燃料的成本，为生物质成型燃料的广泛应用奠定了基础。此外，中国生物质燃料发电也具有了一定的规模，主要集中在南方地区的许多糖厂利用甘蔗渣发电。广东和广西两省（区）共有小型发电机组300余台，总装机容量800兆瓦，云南也有一些甘蔗渣电厂。中国第一批农作物秸秆燃烧发电厂将在河北石家庄晋州市和山东菏泽市单县建设，装机容量分别为2×12兆瓦和25兆瓦，发电量分别为1.2亿千瓦时和1.56亿千瓦时，年消耗秸秆20万吨。

（二）气体生物质燃料

摘要：生物质合成航空生物燃料接近于航空煤化石燃料，可以直接替代航空煤化石燃料，而无需开发新的燃料运输系统。这是降低航空工业碳排放和燃料成本的重要措施之一。因此，生物质气化合成技术将是今后发展的主要方向，也适应我国发展的主方向

关键词：新型航空；生物燃料；研究；前景

伴随着我国经济的发展，航空业的发展步伐也非常迅速，因此航空业对航空燃料的需求量也在不断加大。石油作为航空的主要燃料，航空业对石油的需求正在增加。石油是一种不可再生资源，长期开采，导致航空能源短缺。如何减少航空工业的二氧化碳排放，对新型物质燃料的研究是一个重要课题。

1航空生物燃料的原料来源

航空生物燃料具有广泛的原材料，包括藻类，麻风树，油籽作物，废油和农业废物。目前，民用航空测试中使用的航空生物燃料的典型材料是海藻，亚麻籽和麻风树种子。藻类是世界上最原始的生物之一。海藻光合作用固定的二氧化碳占世界固定二氧化碳总量的40％以上，海藻本身富含60％以上的油，光合效率高，单位面积产量高。而且生长周期短。此外，藻类的自养过程会消耗不适合在废水中降解的氮和磷，这不仅降低了水体的富营养化程度，而且降低了藻类的养殖成本。尽管具有上述优点，但有必要降低建设和生产的成本，并优化藻类育种的培养，以便在航空燃料的生产中大规模应用藻类。亚麻板栗是一种季节性快速生长的油料作物，种子油含量为35％~38％（w）。它通常在3月份种植，7月份收获。它可以与小麦和其他谷物交替种植。它主要生长在温和的气候条件下，每平方公里可以在水量很少的地区生产120吨种子。目前，亚麻作为航空燃料的油料种子发展的瓶颈在于轮作的种植方法将限制种植规模。麻疯树（Jatrophacurcas）是一种生长在半干旱地区的果实灌木，具有耐旱，抗虫和抗病能力。生产周期仅1-2年，种子含油量约为30％-35％（w），平均每平方公里产量约为500吨。然而，麻疯树种子对人类和动物都有毒，必须人工收集，限制其使用。

2新型航空生物燃料的开发

1、能源农业发展战略的国际比较

（一）美国的“能源农场”策略

为了控制中东地区的石油资源，美国在军备支出方面付出巨大代价，美国政府逐渐认识到把资金投给动荡不安的中东还不如投给国内的农场主。美国的能源农业是以燃料酒精为突破口发展起来的。在上世纪70年代初，美国开始利用玉米为原料生产燃料酒精，80年代后期，由于石油价格走低，燃料酒精产业的发展一度处于停顿状态。近年来，受石油价格大幅上涨的影响，燃料酒精再次得到重视，生产规模迅速增大。美国人少地多，农业生产发达，玉米等农产品过剩，以粮食为原料生产燃料酒精具有良好的产业化条件和基础。目前，美国玉米酒精年产量已达1000万吨，其中，912万吨被添加到汽油中，替代了运输用能源的3%，在中西部12个州这一比例甚至达到了5%～10%。

为了推动能源农业的发展，美国在总体部署、市场供应、税收优惠、资金支持、技术开发等方面做出了系统的安排。

1.总体部署。1990年以来，美国出台了一系列的法令法规推动生物质能源的使用。例如，1994年，美国环境保护委员会（EPA）规定，以燃料酒精为主的可再生清洁燃料在大城市必须全年供应：1998年，国会通过《汽车替代燃料法》，鼓励使用燃料酒精作为替代能源。1999年，美国总统签署的一项国家战略计划提出，到2020年，生物质燃油将取代石化类燃油消费量的10%。2005年实施的《国家能源政策法》规定，销售的汽油中必须包含一定比例（将逐年递增）的生物质能源燃料，在未来的5年内，燃料酒精的产量将增加一倍，到2012年，汽油中添加酒精的数量要达到80亿加仑（2430万吨），2013年，可再生能源要占全部能源的7.5%以上。2005年，美国农业部（USDA）宣布实施综合能源战略，支持燃料酒精、生物柴油等可再生能源的开发、生产和使用，成立能源理事会，协调与美国能源部、环保局等部门的合作，监督综合能源战略的实施。

美国通过以上法令法规，从总体上对生物质能源的开发利用进行了规划，以法律手段为能源农业的发展提供了保障。

1、能源农业发展战略的国际比较

（一）美国的“能源农场”策略

为了控制中东地区的石油资源，美国在军备支出方面付出巨大代价，美国政府逐渐认识到把资金投给动荡不安的中东还不如投给国内的农场主。美国的能源农业是以燃料酒精为突破口发展起来的。在上世纪70年代初，美国开始利用玉米为原料生产燃料酒精，80年代后期，由于石油价格走低，燃料酒精产业的发展一度处于停顿状态。近年来，受石油价格大幅上涨的影响，燃料酒精再次得到重视，生产规模迅速增大。美国人少地多，农业生产发达，玉米等农产品过剩，以粮食为原料生产燃料酒精具有良好的产业化条件和基础。目前，美国玉米酒精年产量已达1000万吨，其中，912万吨被添加到汽油中，替代了运输用能源的3%，在中西部12个州这一比例甚至达到了5%～10%。

为了推动能源农业的发展，美国在总体部署、市场供应、税收优惠、资金支持、技术开发等方面做出了系统的安排。

1.总体部署。1990年以来，美国出台了一系列的法令法规推动生物质能源的使用。例如，1994年，美国环境保护委员会（EPA）规定，以燃料酒精为主的可再生清洁燃料在大城市必须全年供应：1998年，国会通过《汽车替代燃料法》，鼓励使用燃料酒精作为替代能源。1999年，美国总统签署的一项国家战略计划提出，到2020年，生物质燃油将取代石化类燃油消费量的10%。2005年实施的《国家能源政策法》规定，销售的汽油中必须包含一定比例（将逐年递增）的生物质能源燃料，在未来的5年内，燃料酒精的产量将增加一倍，到2012年，汽油中添加酒精的数量要达到80亿加仑（2430万吨），2013年，可再生能源要占全部能源的7.5%以上。2005年，美国农业部（USDA）宣布实施综合能源战略，支持燃料酒精、生物柴油等可再生能源的开发、生产和使用，成立能源理事会，协调与美国能源部、环保局等部门的合作，监督综合能源战略的实施。

美国通过以上法令法规，从总体上对生物质能源的开发利用进行了规划，以法律手段为能源农业的发展提供了保障。

摘要：随着社会经济的不断发展，国家对节能减排以及可持续发展的重视性逐渐上升，在工业生产领域，生物质锅炉的应用带动了工业绿色新能源改革，生物质锅炉相比传统锅炉，其优势就是绿色、节能、环保。本文就生物质锅炉节能减排方面进行简要概述，希望能够对相关工作提供参考和帮助。

关键词：生物质锅炉；节能减排；探究

1概述生物质与生物质锅炉的特性

1.1生物质的定义。研究生物质锅炉首先要清楚生物质的定义，生物质的定义较为广泛，通过光合作用形成的各种有机物都被称为生物质，不仅包括动植物，还包括微生物。作为绿色新能源的生物质能，则是指将生物质体内蕴藏的能量（将太阳能转化为化学能）转化为实际意义上的固态、液态、气态燃料。作为目前新能源领域唯一一种可再生的碳源能量，研究其节能减排性质十分关键。目前，作为主要的生物质来源的有农业废弃物、林业废弃物、工业生产废弃物等，例如，农作物中的秸秆、淀粉类作物、油料作物、工业废气有机物、烟梗、动物排泄物等。1.2生物质锅炉的特性。作为使用生物质为能量来源的锅炉，生物质的性质直接决定了生物质锅炉的绿色、环保，具有强大的生命力。分析现阶段的生物质锅炉，一般由五个部分组成：给料系统、燃烧系统、吹灰系统、烟风系统、自控系统。主要种类分为生物质热能锅炉与生物质电能锅炉，其工作原理相同，只是第一种类型锅炉是直接获取热能，第二种是将热能转化为电能。现阶段生物质热能锅炉使用较为广泛。生物质锅炉在实际使用中，原料成本低、整体价格低、运行流程简单，在我国正在大规模的推广使用中。其原料使用的是清洁能源，且燃烧时间长，效益较高，对环境基本属于零污染。相比传统锅炉，生物质锅炉在实际使用中，因生物质原料的含硫量大都小于0.2%，所以在工艺生产中不需要安装气体脱硫装置，成本较低。分析生物质锅炉的原料来源，以秸秆、烟梗为例，若处理不当，会对环境造成污染，但如果充当燃料，既可以做到资源的优质应用，还可以降低成本，提高生产效益。生物质锅炉因为燃料的原因，燃料中含氮量高，所以在燃烧过程中产生的一氧化氮多，导致氮氧化物排放浓度高。1.3解决氮氧化物排放浓度高的方案。采用SNCR技术，即选择性非催化还原技术，它是目前主要的烟气脱硝技术之一。在选择性非催化还原（SNCR）的氮氧化物去除的过程中，还原剂是以液态（氨水、尿素溶液）或气态的形式（氨气）喷射到850～1050℃的高温烟气窗口中，通过还原反应后最终形成氮气、水和二氧化碳，从而降低烟气中的氮氧化物。

2生物质锅炉对节能减排的应用意义

2.1减少温室气体排放，遏制温室效应。分析传统燃料燃烧现状不难发现，其中有害物质在其排放物中占比较高，虽然进行脱硫、脱氮环保工艺的应用，但其硫化物与氮化物的比例仍较高，对环境造成污染的同时，加重了地球的温室效应，不利于生态环境的保护。而利用生物质新能源，其燃烧二氧化碳等温室气体的排放，与生物质原料生长进行的二氧化碳的吸收，整体构成了自然碳循环，在理论上实现了二氧化碳的零排放，可以有效降低温室气体对环境的污染，且利用生物质燃料与煤炭等传统燃料结合的使用方法，可以有效降低二氧化硫等有害气体的排放，对生态环境保护有着重要作用。2.2利于改善生态环境，保护人们生活健康。在数年前的农村，处理秸秆等废弃农作物的方式大都是囤积燃烧，不仅造成了资源浪费，还对生态环境造成了严重的影响，而利用生物质锅炉可以将农业、林业、工业废弃物进行二次利用，既保护了环境，还有利于企业经济效益的提高。再者对比生物质新能源与传统能源，生物质能源的排放污染较小，对环境基本为零污染，全面推广生物质锅炉有利于改善生态环境，保护人们的生活健康，促进可持续发展理念的贯彻。2.3符合国家可持续发展战略要求。生物质锅炉自问世以来，得到了国家的大力推广，因其符合国家可持续发展战略，响应了发展循环经济的号召。农作物中的秸秆、淀粉类作物、油料作物、工业废气有机物、烟梗、动物排泄物等都可以作为生物锅炉的燃料。工农业中的生产废弃物的再利用是国家循环经济的核心，发展生物质能源，推广生物质锅炉的使用就是对工农业废弃物进行再生产利用，符合循环经济发展的核心要求。2.4促进能源结构调整，节约资源。分析生物质锅炉的能量来源，上文中提高，只要是经过光合作用产生的有机物都可以代入生产使用。利用生物质锅炉可以有效促进国家能源结构使用调整，节约资源，保护环境，分析生物质锅炉的熄灭设备，可以快速、有效地进行大规模的资源化应用，且成本较低，熄灭产生二氧化碳等温室气体的排放，与生物质原料生长进行的二氧化碳的吸收，整体构成了自然碳循环，在理论上实现了二氧化碳的零排放，可以有效降低温室气体对环境的污染。

20世纪90年代以来。我国对石油进口的依赖度越来越大，中国原油消费量以年均5．77％的速度增加，而同期国内原油供应增速仅为1．67％，供需缺El逐年拉大。我国石油消费增长迅速。对石油进口依赖度越来越大。这已成为我国的一个基本国情。鉴于化石能源资源的有限性和全球环境压力的增加，世界上许多国家都认识到了新能源与可再生能源的重要性．并从政治、经济和技术上采取行动，出台了一系列有利于加快新能源与可再生能源技术产业化、商业化的政策法规和措施。全球至少48个国家制定了促进可再生能源利用的政策。

1多元化替代石油能源的技术开发现状及应用

目前．多元化能源替代技术开发主要集中在煤及天然气合成油、生物柴油、燃料乙醇等领域。

1．1我国天然气制油燃料技术开发情况

中国石化股份有限公司十分重视GTL技术开发．目标是开发出具有中国石化自主知识产权的成套GTL技术。目前在F_T合成催化剂上已取得了一定的进展。11由中国石化股份有限公司立项安排中科院大连化物所开发的适用于列管式固定床反应工艺的氧化硅负载的钴基催化剂，具有合成直链高碳烃f蜡质产品)的特点。目前开发的适用于浆态床反应工艺的活性炭负载的钴基催化剂，具有较好的制取柴油馏分的性能。液体产品中柴油组分较高，其中CIO～C20液体在产物中的比例为60％左右。21由中国石化股份有限公司石油化工科学研究院(RIPP)开发的，以氧化铝为载体、金属钴为活性组分，一定程度上解决了F—T合成反应过程中在提高CO转化率时，C选择性下降的问题，大大提高了反应经济性和碳源利用效率。31由中科院山西煤化所先后开发的将传统F—T合成与沸石分子筛相结合的固定床二段合成工艺和浆态床一固定床二段工艺，于2001年建成千吨级浆态床合成油试验装置和催化剂制备装置，已进行了多次试验，并得到合格产品。目前正计划建l0万吨级工业示范装置。41山东兖矿集团公司2004年建成了5000吨／年浆态床低温F—T合成油装置。连续运行4706小时。目前已完成百万吨级煤制油工业示范装置可行性研究报告。兖矿集团在国内合成油领域居领先地位。该集团目前已拥有包括反应器和催化剂技术的F—T合成核心技术。目前。我国以煤炭为原料，采用直接液化或经F—T合成制取液体燃料的在建、拟建项目已近800万吨／年．一般在2010年左右建成。预计到2020年我国将完成总投资4000～5000亿元，形成5000万吨／年的油品产能。中国煤炭储量相对丰富，在特定区域．有一定的天然气资源。随着石油资源的日趋紧张、原油价格的不断攀升，以煤炭、天然气为原料制合成气，经F—T反应制液体燃料较有发展前途。

1．2生物柴油技术

能源始终是一个国家国民经济体系的命脉所系，而且已经成了如今影响到人类发展的一个十分重要的问题。众所周知，作为全球知名的能源消费大国，在能源利用上的利用率要低于西方发达国家20%以上，但是其能耗则达到了西方发达国家的两倍多。如此一来，不但极大地影响到了我国经济持续提升的能力，而且还导致了极为严重的污染状况。农业领域的能源耗费在能源体系之中具有十分重要的地位。当前，我国农业领域千百年来一直依赖着的能源主要是煤炭等无法再生的能源，其后果是不但极大地污染了当时的环境，极大地损害到现代人的健康状况，也会造成温室气体的排放量越来越大，增加了温室效应的影响，极易引发各类自然灾害。所以，积极发展能够应用于农业领域的新能源产业，走出一条低能耗和低排放的发展之路是农业领域发展的重点。

1新能源产业经济应用于农业领域中的必要性

一是切实缓解我国能源压力之所需。我国是全球首屈一指的能源消费大国，在能源消耗中绝大多数要依赖于煤炭资源，而我国境内煤炭的天然储量并不乐观。随着市场需求的持续提升，我国要想依赖于传统资源的话，就会造成资金成本的不断上升。同时，我国的的石油供应量相当低，而且储备率也非常低，这是造成我国经济发展滞后的一大瓶颈。二是创建良好生态环境之所需。如今，新资源产业已经成为全世界范围内蓬勃兴起的一个绿色产业和新兴产业。我国多年以来始终以煤炭发电为主体，其中有相当多的省份属于煤烟污染区和国家所确定的二氧化碳及酸雨控制区。因为我国经济的快速发展，导致化石能源的生产以及使用量都在持续地增加，因而也就使二氧化碳的排放量与控制酸雨等两项治污目标很难切实达到。因此，能源结构不够优化、新能源的发展不顺利、区域经济要真正实现可持续发展也就无法达到。要从战略的高度和不断推进新能源等替代型清洁能源之发展来加以认识，特别是应当充分发挥出本区域的巨大优势，全面引入太阳能、风能和生物质能等新型资源，通过持续推进新能源产业经济的发展，为创建良好的生态环境作出新的贡献。三是加快我国社会主义新农村建设事业发展之所需。新能源特别是生物质能的全面开发，是切实推进我国社会主义新农村建设的一个重要的动因。这是因为生物质能产业已经延伸到了农业领域，而且还能够不断拓宽我国农业产业发展之思路，真正将我国农业带入到全新的发展平台之中，也就是全面参与到新能源产业原料的生产之中。同时，我国的生物质能产业也具备了非常强的依附于农业产业之特点，能够很好地推动我国农业结构实现新的调整，推动当地农民群众就业水平的极大提升，进而提升农民群众的收入水平。比如，依据笔者的测算，每生产出1000×108t的燃料酒精或者生物柴油的话，就等于为我国农业产业的发展提高了200至300×108t的经济总量。如果生物柴油的年产能够达到1000万吨，即可为广大农民增加至少500亿元的纯收入，这对于进一步推动我国新农村经济的发展，切实提高农民群体的经济效益具有十分重要的意义。

2新能源产业经济在农业领域中的具体运用策略

2.1太阳能产业经济在农业领域中的具体运用策略。太阳能是一种用之不竭的新能源，在其使用之时对环境是十分友好的。鉴于现代科技的不断发展，其在农业领域之中的作用必然会愈来愈广。光伏水泵又被称作太阳能动力水泵，是近些年来逐步兴起的光、电、机一体化体系。它运用太阳能电池所发出的相应电力，运用最大功率点的跟踪和变换、控制等各类装置，使用高速开关磁阻电机以驱动高能效水泵，把水从地下深处上提到地面上供农田灌溉或者供人畜加以饮用，从而为农业领域开放提供非常好的办法。光伏水泵也是充分运用了太阳能，在没有别的能源的状况之下能机动而灵活地对农田加以灌溉。太阳能杀虫灯主要是运用太阳能电池板把阳光直转为电能，从而为杀虫灯提供了足够的能源，其后再运用昆虫天生具有的趋光性与趋色性等构造，辅之以相应的光源以及相应的纳米波长，以实现杀死害虫的目的。据统计，每台太阳能杀虫灯能够辐射两公顷的面积，而其使用寿命则达到了十年。光伏发电板可以依据实际需要来设置太阳能电板，从而能够为蔬菜冷藏和大棚等提供足够的清洁能源。所设置的太阳能电板，移动起来十分便利，在经济上较为合算，太阳能电板的价格通常为15元/瓦，一幅1500瓦的太阳能电板，其总价达到了23000元人民币左右。假如要实现24小时不间断供电，就应当安装蓄电池，其造价成本5000元左右。为了能够有效地提升太阳能电池板的供电率，应当积极购买太阳能跟踪控制设备，以提升对太阳能加以跟踪的精度，在最大的限度上提升太阳能的利用效率。2.2生物质能源产业经济在农业领域中的具体运用策略。所谓生物质能，主要是指源自于生物质原料的一种可以再生的能源。生物质能的原料范围很广，包括了农业领域的粮食、饲料，生产生活之中产生的废弃物和细菌、藻类等各类微生物发酵物等，均可用在生产多种不同形式的生物质能源，或者转换成电能、热能等别的能源类型。按照原料来源的差异和农产品形态的差异，生物质能源可划分成天然生物质构成的初等级生物燃料、燃料乙醇、生物柴油以及沼气等高等级生物燃料。就生物燃料视角而言，其净供给量不但决定于这种生物燃料含有的各类成分，而且还取决于形成生物燃料需要花费的能量。生物燃料之中包含的能量和其生产过程之中耗费的化石能量比例可以称之为化石能量平衡，可以用于衡量各类生物能源净能量之高下。传统意义上的化石燃料的能量平衡就理论层面而言当为1.0，然而因为原油炼制以及运输过程中出现的一些能源上的消耗，其数值在实际汽柴油生产当中只能达到0.8到0.9。不一样的原料在生产相同品种生物燃料过程中的化石能量具有非常大的平衡差。比如，生产燃料乙醇过程中的玉米化石能量平衡就达到了2.0，而甘蔗可高达8.0。所以，巴西将甘蔗残留物作为原料来生产乙醇是非常成功的决定。这是因为以纤维素为主要原料的化石能量平衡能够达到10.0以上，故以木质纤维素为前提的第二代生物燃料在能量平衡当中的优点也证明了其非常有可能成为今后取代能源的发展之趋向。实际上，并无一种生物燃料能够在一点都不影响粮食供应的基础上大面积地取代石油资源。生物燃料原料作物也要与别的农作物一起来抢夺生产资料。如果生物燃料的需求提升了作物原料价格之后，以一样的资源为前提，农产品的价格必然也会随之而出现水涨船高的情况。即使使用非粮作物来生产生物性燃料，也很难真正消除粮食与生物燃料相互间的激烈竞争。尽管粮价的上涨通常都会对农村群众的购买力产生不良影响，但是农村贫困者也有可能从该产业产生的劳动力就业机会当中得到益处。农产品价格之提升必然会刺激到原料产区对于技能不高的农业人口劳动力的需求，推动农民群众收入不断提升，从而尽可能地把粮食安全风险下降到最低限度上。2.3风能产业经济在农业领域中的具体运用策略。早在八百多年以来，我国就已使用简易风车来提水、灌溉、制盐与碾米。使用风车进行灌溉充分证实了风车所具有的实用性能。然而，因为近代以来我国电力事业的持续发展，以前使用极为广泛的风车却已消失得无影无踪。假如使用现代科技以改进传统意义上的风车，比如，通过风能与油气互补来进行提水灌溉，并且还可发电的装置。或者是以风力机提水为主体，以柴油机或者电动机为辅助性动力，从而用以取代传统意义上的人力或者畜力，这样一来就能够实现风力运用的现代化，进而推动风能在农业领域之中得到更好的应用。鉴于近年来风力发电的不断推进，农业领域主要还是使用离网型风力发电机，这同时也是风能使用的形式之一。如今，我国已经成为全球风电装机容量与数量最多的一个国家。但是值得一提的是，尽管风力发电的产量在持续提高，发展也十分快速，但是因为其容易受到自身各类资源特点之限制，在绝大多数农业领域之中还无法得到极大的应用。2.4水能产业经济在农业领域中的具体运用策略。水能包含了潮汐水能、河流水能以及波浪能等多个类别的能量资源，然而能够运用到农业领域之中，而且技术上比较成熟的还是要算河流水能。水能资源的利用通常表现为水电技术。应当说，水电技术在节能减排以及控制物流与存储费用等方面具有特别大的优势。当前能够全面完成流域性梯级开发的河流数量依然不多，但是今后肯定会有大批量的水电站群宣告建成投入使用。在农业领域中，往往会使用单位装机容量在100kw以下的微型发电设备。因此，在成批水电站群能够发挥作用的状况之下，我国的微型水力发电设备必然能够得到极快的发展，从而为我国农业产业发展做出新的贡献。水能之运用尽管已具备了相当成熟的技术与经验，然而与风能相同的是，水能产业也会因为受到资源自身的种种限制而无法得到更加广泛的应用。

3结语

－－生物能源发展调查之一

国际市场油价的日高一日，日前超出每桶70美元，给我国高速发展的社会经济带来越来越大的压力。近一个多世纪来，石油是应用最为广泛的化石能源，有“现代社会血液”之称。它不仅仅是能源之母，还是纺织、电子、化工、材料等现代工业产品的基础原材料。油价高涨、资源短缺、环保压力和高速增长的需要，形成无法调和的矛盾，直接制约我国加速建设“全面小康”和国家安全。记者调查采访了解到，我国有能力替代石油的生物能源和生物材料产业研究有数十年历史，在生物质能加工转化及相关环保技术方面有了一定的积累。专家认为，我国有条件进行生物能源和生物材料规模工业化和产业化，可以在2020年形成产值规模达万亿元，在“石油枯竭拐点”形成部分替代能力。

石油消费仍是我国国民消费水平标志，巨量进口危及社会经济发展和国家安全

进入本世纪，石油价格上涨已让很多平常百姓感到压力。以车用93号汽油为例，目前价格已经从2000年前的1.8元左右上涨到现在的4.4元左右。中国工程院院士、清华大学原副校长倪维斗教授日前接受记者采访时介绍：据美国能源部和世界能源理事会预测，全球石化类能源的可开采年限分别为石油39年、天然气60年、煤211年，而其分布主要在美国、加拿大、俄罗斯和中东地区。中国是石油资源相对贫乏的国家，专家测算石油稳定供给不会超过20年，很可能我们实现“全面小康”的2020年就是石油供给丧失平衡的“拐点年”。

根据国家海关总署提供的资料，我国由1993年变为石油净进口国。过去的10年中，我国石油需求量几乎翻了一倍。2004年进口原油1.2亿吨，比上年增长34.8%，占国家石油总供给量40%以上。今年石油进口依存度将上升到57%。到2010年，我国石油消费总量将达4亿吨。而国内生产能力仅为1.6亿吨到1.7亿吨。公务员之家版权所有!

另外，我国以石油为原料的能源、材料，如乙烯、醇类，需求量激升。2004年实际消费量1600多万吨，进口量占40%以上。专家预测，到2010年，此类产品的需要量将上升到3000万吨左右。这些是化工、电子、汽车、纺织、塑料、能源产品等的基础原料。而且，目前这类石油加工品的成套设备均为国外大公司垄断。

摘要:对比研究生物阴极微生物燃料电池与一般微生物燃料电池的废水处理与同步发电能力。以学校食堂餐饮废水为微生物燃料电池的底物，首先通过实验为微生物燃料电池选择合适的电子受体；其次，在采用较适宜电子受体的同等条件下，对生物阴极微生物燃料电池与一般微生物燃料电池处理餐饮废水的COD去除率及产电电流密度进行对比。实验结果表明，生物阴极微生物燃料电池处理餐饮废水的废水处理效果和发电能力均优于一般微生物燃料电池。

关键词:生物阴极;微生物燃料电池;餐饮废水;发电;废水处理

0引言

微生物燃料电池（MicrobialFuelCell，MFC）是1种利用微生物代谢活动将储存在有机物中的化学能直接转化为电能的生物反应装置。微生物燃料电池利用废弃物进行发电，在处理废水的同时产生电能，而且发电过程不会产生任何污染环境的有害气体，被视作1种高效益、低能耗、清洁环保的新型废水处理及绿色发电工艺［1-4］。微生物燃料电池属于复杂的生物电化学系统，诸多因素影响其运行性能。目前，由于其发电性能与废水处理效果较差，利用微生物燃料电池处理各类废水的研究工作大多数仍停留在实验室研究阶段［5-10］。在大量投入实际应用前，需要进一步提高其发电效率及废水处理性能。阴极是制约微生物燃料电池产电性能的主要原因之一［11］。为了提高产电性能，一般需要在阴极添加催化剂。根据阴极催化剂的类型，可以把微生物燃料电池的阴极分为生物阴极和非生物阴极。一般微生物燃料电池采用非生物型阴极，其常用催化剂一般为铂等贵金属，极大地增加了微生物燃料电池的成本，且容易造成催化剂污染，不适于微生物燃料电池的规模化应用。生物阴极MFC以微生物作为催化剂，这些微生物能够简单地从好氧污泥中获得，造价低廉，极大地提高了MFC在实际中的可应用性和可持续性［12］。根据阴极电子受体的不同，可将MFC的生物阴极可分为好氧型生物阴极和厌氧型生物阴极。好氧型生物阴极微生物燃料电池直接或间接以氧气作为电子受体。厌氧型生物阴极微生物燃料电池则以过渡金属修饰生物阴极或者添加化合物作为电子受体以代替氧气作为电子受体，目前研究比较广泛的主要有硝酸盐、硫酸盐等。本实验首先对一般常用的电子受体进行比较，以选取性能较好的电子受体，然后从电流密度和污水COD去除率方面，对比生物阴极型微生物燃料电池与一般微生物燃料电池处理餐饮废水的整体性能。

1实验准备

1.1系统构成