引論：我們?yōu)槟砹?3篇生物燃料論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
與現(xiàn)有的其它利用有機物產(chǎn)能的技術(shù)相比，MFCs具有操作上和功能上的優(yōu)勢。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)有的所有生物能處理，MFCs在常溫，甚至是低溫的環(huán)境條件下都能夠有效運作。第三，MFC不需要進行廢氣處理，因為它所產(chǎn)生的廢氣的主要組分是二氧化碳，一般條件下不具有可再利用的能量。第四，MFCs不需要能量輸入，因為僅需通風就可以被動的補充陰極氣體。第五，在缺乏電力基礎(chǔ)設(shè)施的局部地區(qū)，MFCs具有廣泛應(yīng)用的潛力，同時也擴大了用來滿足我們對能源需求的燃料的多樣性。
微生物燃料電池中的代謝
為了衡量細菌的發(fā)電能力，控制微生物電子和質(zhì)子流的代謝途徑必須要確定下來。除去底物的影響之外，電池陽極的勢能也將決定細菌的代謝。增加MFC的電流會降低陽極電勢，導(dǎo)致細菌將電子傳遞給更具還原性的復(fù)合物。因此陽極電勢將決定細菌最終電子穿梭的氧化還原電勢，同時也決定了代謝的類型。根據(jù)陽極勢能的不同能夠區(qū)分一些不同的代謝途徑：高氧化還原氧化代謝，中氧化還原到低氧化還原的代謝，以及發(fā)酵。因此，目前報道過的MFCs中的生物從好氧型、兼性厭氧型到嚴格厭氧型的都有分布。
在高陽極電勢的情況下，細菌在氧化代謝時能夠使用呼吸鏈。電子及其相伴隨的質(zhì)子傳遞需要通過NADH脫氫酶、泛醌、輔酶Q或細胞色素。Kim等研究了這條通路的利用情況。他們觀察到MFC中電流的產(chǎn)生能夠被多種電子呼吸鏈的抑制劑所阻斷。在他們所使用的MFC中，電子傳遞系統(tǒng)利用NADH脫氫酶，F(xiàn)e/S（鐵/硫）蛋白以及醌作為電子載體，而不使用電子傳遞鏈的2號位點或者末端氧化酶。通常觀察到，在MFCs的傳遞過程中需要利用氧化磷酸化作用，導(dǎo)致其能量轉(zhuǎn)化效率高達65%。常見的實例包括假單胞菌（Pseudomonasaeruginosa），微腸球菌（Enterococcusfaecium）以及Rhodoferaxferrireducens。
如果存在其它可替代的電子受體，如硫酸鹽，會導(dǎo)致陽極電勢降低，電子則易于沉積在這些組分上。當使用厭氧淤泥作為接種體時，可以重復(fù)性的觀察到沼氣的產(chǎn)生，提示在這種情況下細菌并未使用陽極。如果沒有硫酸鹽、硝酸鹽或者其它電子受體的存在，如果陽極持續(xù)維持低電勢則發(fā)酵就成為此時的主要代謝過程。例如，在葡萄糖的發(fā)酵過程中，涉及到的可能的反應(yīng)是：C6H12O6+2H2O=4H2+2CO2+2C2H4O2或6H12O6=2H2+2CO2+C4H8O2。它表明，從理論上說，六碳底物中最多有三分之一的電子能夠用來產(chǎn)生電流，而其它三分之二的電子則保存在產(chǎn)生的發(fā)酵產(chǎn)物中，如乙酸和丁酸鹽。總電子量的三分之一用來發(fā)電的原因在于氫化酶的性質(zhì)，它通常使用這些電子產(chǎn)生氫氣，氫化酶一般位于膜的表面以便于與膜外的可活動的電子穿梭體相接觸，或者直接接觸在電極上。同重復(fù)觀察到的現(xiàn)象一致，這一代謝類型也預(yù)示著高的乙酸和丁酸鹽的產(chǎn)生。一些已知的制造發(fā)酵產(chǎn)物的微生物分屬于以下幾類：梭菌屬（Clostridium），產(chǎn)堿菌（Alcaligenes），腸球菌（Enterococcus），都已經(jīng)從MFCs中分離出來。此外，在獨立發(fā)酵實驗中，觀察到在無氧條件下MFC富集培養(yǎng)時，有豐富的氫氣產(chǎn)生，這一現(xiàn)象也進一步的支持和驗證這一通路。
發(fā)酵的產(chǎn)物，如乙酸，在低陽極電勢的情況下也能夠被諸如泥菌屬等厭氧菌氧化，它們能夠在MFC的環(huán)境中奪取乙酸中的電子。
代謝途徑的差異與已觀測到的氧化還原電勢的數(shù)據(jù)一起，為我們一窺微生物電動力學(xué)提供了一個深入的窗口。一個在外部電阻很低的情況下運轉(zhuǎn)的MFC，在剛開始在生物量積累時期只產(chǎn)生很低的電流，因此具有高的陽極電勢（即低的MFC電池電勢）。這是對于兼性好氧菌和厭氧菌的選擇的結(jié)果。經(jīng)過培養(yǎng)生長，它的代謝轉(zhuǎn)換率，體現(xiàn)為電流水平，將升高。所產(chǎn)生的這種適中的陽極電勢水平將有利于那些適應(yīng)低氧化的兼性厭氧微生物生長。然而此時，專性厭氧型微生物仍然會受到陽極倉內(nèi)存在的氧化電勢，同時也可能受到跨膜滲透過來的氧氣影響，而處于生長受抑的狀態(tài)。如果外部使用高電阻時，陽極電勢將會變低，甚至只維持微弱的電流水平。在那種情況下，將只能選擇適應(yīng)低氧化的兼性厭氧微生物以及專性厭氧微生物，使對細菌種類的選擇的可能性被局限了。
MFC中的陽極電子傳遞機制
電子向電極的傳遞需要一個物理性的傳遞系統(tǒng)以完成電池外部的電子轉(zhuǎn)移。這一目的既可以通過使用可溶性的電子穿梭體，也可以通過膜結(jié)合的電子穿梭復(fù)合體。
氧化性的、膜結(jié)合的電子傳遞被認為是通過組成呼吸鏈的復(fù)合體完成的。已知細菌利用這一通路的例子有Geobactermetallireducens、嗜水氣單胞菌（Aeromonashydrophila）以及Rhodoferaxferrireducens。決定一個組分是否能發(fā)揮類似電子門控通道的主要要求在于，它的原子空間結(jié)構(gòu)相位的易接近性（即物理上能與電子供體和受體發(fā)生相互作用）。門控的勢能與陽極的高低關(guān)系則將決定實際上是否能夠使用這一門控（電子不能傳遞給一個更還原的電極）。
MFCs中鑒定出的許多發(fā)酵性的微生物都具有某一種氫化酶，例如布氏梭菌和微腸球菌。氫化酶可能直接參加了電子向電極的轉(zhuǎn)移過程。最近，這一關(guān)于電子傳遞方法的設(shè)想由McKinlay和Zeikus提出，但是它必須結(jié)合可移動的氧化穿梭體。它們展示了氫化酶在還原細菌表面的中性紅的過程中扮演了某一角色。
細菌可以使用可溶性的組分將電子從一個細胞（內(nèi)）的化合物轉(zhuǎn)移到電極的表面，同時伴隨著這一化合物的氧化。在很多研究中，都向反應(yīng)器中添加氧化型中間體比如中性紅，勞氏紫（thionin）和甲基紫蘿堿（viologen）。經(jīng)驗表明這些中間體的添加通常都是很關(guān)鍵的。但是，細菌也能夠自己制造這些氧化中間體，通過兩種途徑：通過制造有機的、可以被可逆的還原化合物（次級代謝物），和通過制造可以被氧化的代謝中間物（初級代謝物）。
第一種途徑體現(xiàn)在很多種類的細菌中，例如腐敗謝瓦納拉菌（Shewanellaputrefaciens）以及銅綠假單胞菌（Pseudomonasaeruginosa）。近期的研究表明這些微生物的代謝中間物影響著MFCs的性能，甚至普遍干擾了胞外電子的傳遞過程。失活銅綠假單胞菌的MFC中的這些與代謝中間體產(chǎn)生相關(guān)的基因，可以將產(chǎn)生的電流單獨降低到原來的二十分之一。由一種細菌制造的氧化型代謝中間體也能夠被其他種類的細菌在向電極傳遞電子的過程中所利用。
通過第二種途徑細菌能夠制造還原型的代謝中間體——但還是需要利用初級代謝中間物——使用代謝中間物如Ha或者HgS作為媒介。Schroder等利用E.coliK12產(chǎn)生氫氣，并將浸泡在生物反應(yīng)器中的由聚苯胺保護的鉑催化電極處進行再氧化。通過這種方法他們獲得了高達1.5mA/cm2（A，安培）的電流密度，這在之前是做不到。相似的，Straub和Schink發(fā)表了利用Sulfurospirillumdeleyianum將硫還原至硫化物，然后再由鐵重氧化為氧化程度更高的中間物。
評價MFCs性能的參數(shù)
使用微生物燃料電池產(chǎn)生的功率大小依賴于生物和電化學(xué)這兩方面的過程。
底物轉(zhuǎn)化的速率
受到如下因素的影響，包括細菌細胞的總量，反應(yīng)器中混合和質(zhì)量傳遞的現(xiàn)象，細菌的動力學(xué)（p-max——細菌的種屬特異性最大生長速率，Ks——細菌對于底物的親和常數(shù)），生物量的有機負荷速率（每天每克生物量中的底物克數(shù)），質(zhì)子轉(zhuǎn)運中的質(zhì)子跨膜效率，以及MFC的總電勢。
陽極的超極化
一般而言，測量MFCs的開放電路電勢（OCP）的值從750mV~798mV。影響超極化的參數(shù)包括電極表面，電極的電化學(xué)性質(zhì)，電極電勢，電極動力學(xué)以及MFC中電子傳遞和電流的機制。
陰極的超極化
與在陽極觀測到的現(xiàn)象相似，陰極也具有顯著的電勢損失。為了糾正這一點，一些研究者們使用了赤血鹽（hexacyanoferrate）溶液。但是，赤血鹽并不是被空氣中的氧氣完全重氧化的，所以應(yīng)該認為它是一個電子受體更甚于作為媒介。如果要達到可持續(xù)狀態(tài)，MFC陰極最好是開放性的陰極。
質(zhì)子跨膜轉(zhuǎn)運的性能
目前大部分的MFCs研究都使用Nafion—質(zhì)子轉(zhuǎn)換膜（PEMs）。然而，Nafion—膜對于（生物）污染是很敏感的，例如銨。而目前最好的結(jié)果來自于使用Ultrex陽離子交換膜。Liu等不用使用膜，而轉(zhuǎn)用碳紙作為隔離物。雖然這樣做顯著降低了MFC的內(nèi)在電阻，但是，在有陽極電解液組分存在的情況下，這一類型的隔離物會刺激陰極電極的生長，并且對于陰極的催化劑具有毒性。而且目前尚沒有可信的，關(guān)于這些碳紙-陰極系統(tǒng)在一段時期而不是短短幾天內(nèi)的穩(wěn)定性方面的數(shù)據(jù)。
MFC的內(nèi)在電阻
這一參數(shù)既依賴于電極之間的電解液的電阻值，也決定于膜電阻的阻值（Nafion—具有最低的電阻）。對于最優(yōu)化的運轉(zhuǎn)條件，陽極和陰極需要盡可能的相互接近。雖然質(zhì)子的遷移會顯著的影響與電阻相關(guān)的損失，但是充分的混合將使這些損失最小化。
性能的相關(guān)數(shù)據(jù)
在平均陽極表面的功率和平均MFC反應(yīng)器容積單位的功率之間，存在著明顯的差異。表2提供了目前為止報道過的與MFCs相關(guān)的最重要的的結(jié)果。大部分的研究結(jié)果都以電極表面的mA/m以及mW/m2兩種形式表示功率輸出的值，是根據(jù)傳統(tǒng)的催化燃料電池的描述格式衍生而來的。其中后一種格式對于描述化學(xué)燃料電池而言可能已經(jīng)是充分的，但是MFCs與化學(xué)燃料電池具有本質(zhì)上的差異，因為它所使用的催化劑（細菌）具有特殊的條件要求，并且占據(jù)了反應(yīng)器定的體積，因此減少了其中的自由空間和孔隙的大小。每一個研究都參照了以下參數(shù)的特定的組合：包括反應(yīng)器容積、質(zhì)子交換膜、電解液、有機負荷速率以及陽極表面。但僅從這一點出發(fā)要對這些數(shù)據(jù)作出橫向比較很困難。從技術(shù)的角度來看，以陽極倉內(nèi)容積（液體）所產(chǎn)生的瓦特/立方米（Watts/m3）為單位的形式，作為反應(yīng)器的性能比較的一個基準還是有幫助的。這一單位使我們能夠橫向比較所有測試過的反應(yīng)器，而且不僅僅局限于已有的研究，還可以拓展到其它已知的生物轉(zhuǎn)化技術(shù)。
此外，在反應(yīng)器的庫侖效率和能量效率之間也存在著顯著的差異。庫侖效率是基于底物實際傳遞的電子的總量與理論上底物應(yīng)該傳遞的電子的總量之間的比值來計算。能量效率也是電子傳遞的能量的提示，并結(jié)合考慮了電壓和電流。如表2中所見，MFC中的電流和功率之間的關(guān)系并非總是明確的。需要強調(diào)的是在特定電勢的條件下電子的傳遞速率，以及操作參數(shù)，譬如電阻的調(diào)整。如果綜合考慮這些參數(shù)的問題的話，必須要確定是最大庫侖效率（如對于廢水處理）還是最大能量效率（如對于小型電池）才是最終目標。目前觀測到的電極表面功率輸出從mW/m2~w/m2都有分布。
優(yōu)化
生物優(yōu)化提示我們應(yīng)該選擇合適的細菌組合，以及促使細菌適應(yīng)反應(yīng)器內(nèi)優(yōu)化過的環(huán)境條件。雖然對細菌種子的選擇將很大程度上決定細菌增殖的速率，但是它并不決定這一過程產(chǎn)生的最終結(jié)構(gòu)。使用混合的厭氧-好氧型淤泥接種，并以葡萄糖作為營養(yǎng)源，可以觀察到經(jīng)過三個月的微生物適應(yīng)和選擇之后，細菌在將底物轉(zhuǎn)換為電流的速率上有7倍的增長。如果提供更大的陽極表面供細菌生長的話，增長會更快。
批處理系統(tǒng)使能夠制造可溶性的氧化型中間體的微生物的積累成為了可能。持續(xù)的系統(tǒng)性選擇能形成生物被膜的種類，它們或者能夠直接的生長在電極上，或者能夠通過生物被膜的基質(zhì)使用可移動的穿梭分子來傳遞電子。
通過向批次處理的陽極中加入可溶性的氧化中間體也能達到技術(shù)上的優(yōu)化：MFCs中加入氧化型代謝中間體能夠持續(xù)的改善電子傳遞。對這些代謝中間體的選擇到目前為止還僅僅是出于經(jīng)驗性的，而且通常只有低的中間體電勢，在數(shù)值約為300mV或者還原性更高的時候，才認為是值得考慮的。應(yīng)該選擇那些具有足夠高的電勢的氧化中間體，才能夠使細菌對于電極而言具有足夠高的流通速率，同時還需參考是以高庫侖效率還是以高能量效率為主要目標。
一些研究工作者們已經(jīng)開發(fā)了改進型的陽極材料，是通過將化學(xué)催化劑滲透進原始材料制成的。Park和Zeikus使用錳修飾過的高嶺土電極，產(chǎn)生了高達788mW/m2的輸出功率。而增加陽極的特殊表面將導(dǎo)致產(chǎn)生更低的電流密度（因此反過來降低了活化超極化）和更多的生物薄膜表面。然而，這種方法存在一個明顯的局限，微小的孔洞很容易被被細菌迅速堵塞。被切斷食物供應(yīng)的細菌會死亡，因此在它溶解前反而降低了電極的活化表面。總之，降低活化超極化和內(nèi)源性電阻值將是影響功率輸出的最主要因素。
IVIFC：支柱性核心技術(shù)
污物驅(qū)動的應(yīng)用在于能夠顯著的移除廢棄的底物。目前，使用傳統(tǒng)的好氧處理時，氧化每千克碳水化合物就需要消耗1kWh的能量。例如，生活污水的處理每立方米需要消耗0.5kWh的能量，折算后在這一項上每人每年需要消耗的能源約為30kWh。為了解決這一問題，需要開發(fā)一些技術(shù)，特別是針對高強度的廢水。在這一領(lǐng)域中常用的是UpflowAnaerobicSludgeBlanket反應(yīng)器，它產(chǎn)生沼氣，特別是在處理濃縮的工業(yè)廢水時。UASB反應(yīng)器通常以每立方米反應(yīng)器每天10~20kg化學(xué)需氧量的負荷速率處理高度可降解性的廢水，并且具有（帶有一個燃燒引擎作為轉(zhuǎn)換器）35%的總電力效率，意味著反應(yīng)器功率輸出為0.5~1kW/m3。它的效率主要決定于燃燒沼氣時損失的能量。未來如果發(fā)展了比現(xiàn)有的能更有效的氧化沼氣的化學(xué)染料電池的話，很可能能夠獲得更高的效率。
篇2
微生物燃料電池（Microbial fuel cells， MFCs）是一種新興的高效的生物質(zhì)能利用方式，它利用細菌分解生物質(zhì)產(chǎn)生生物電能，具有無污染、能量轉(zhuǎn)化效率高、適用范圍廣泛等優(yōu)點。因此MFCs逐漸成為現(xiàn)今社會的研究熱點之一。
1 微生物燃料電池的工作原理
圖1是典型的雙室結(jié)構(gòu)MFCs工作原理示意圖，系統(tǒng)主要由陽極、陰極和將陰陽極分開的質(zhì)子交換膜構(gòu)成。陽極室中的產(chǎn)電菌催化氧化有機物，使其直接生成質(zhì)子、電子和代謝產(chǎn)物，氧化過程中產(chǎn)生的電子通過載體傳送到電極表面。根據(jù)微生物的性質(zhì)，電子傳送的載體可以為外源、與呼吸鏈有關(guān)的NADH和色素分子以及微生物代謝的還原性物質(zhì)。陽極產(chǎn)生的H+透過質(zhì)子交換膜擴散到陰極，而陽極產(chǎn)生的電子流經(jīng)外電路循環(huán)到達電池的陰極，電子在流過外電阻時輸出電能。電子在陰極催化劑作用下，與陰極室中的電子接受體結(jié)合，并發(fā)生還原反應(yīng)[1]。
下面以典型的葡萄糖為底物的反應(yīng)為例說明MFCs的工作原理，反應(yīng)中氧氣為電子受體，反應(yīng)完成后葡萄糖完全被氧化[2]。
2 微生物燃料電池的分類
目前為止，MFCs的分類方法沒有統(tǒng)一標準，通常有以下幾種分類方法。
（1）基于產(chǎn)電原理進行分類，包括氫MFCs、光能自養(yǎng)MFCs和化能異養(yǎng)MFCs。氫MFCs的原理是利用微生物制氫，同時利用涂有化學(xué)催化劑的電極氧化氫氣發(fā)電；光能自養(yǎng)MFCs是利用藻青菌或其他感光微生物的光合作用直接將光能轉(zhuǎn)化為電能；而化能異養(yǎng)MFCs則是在厭氧或兼性微生物的作用下，從有機底物中提取電子并轉(zhuǎn)移到電極上，實現(xiàn)電力輸出[3]。
（2）基于電池構(gòu)型進行分類，包括單極室微生物燃料電池、雙極室微生物燃料電池和多級串聯(lián)MFCs。圖1中的微生物燃料電池即為雙極室結(jié)構(gòu)，電池通過質(zhì)子交換膜分為陽極室和陰極室兩個極室。單極室MFCs則以空氣陰極MFCs為主，將陰極與質(zhì)子交換膜合為一體，甚至是去除質(zhì)子交換膜。為了提高產(chǎn)電量，將多個獨立的燃料電池串聯(lián)，就形成了多級串聯(lián)MFCs[4]。
（3）基于電子轉(zhuǎn)移方式分類，包括直接微生物燃料電池和間接微生物燃料電池兩類。直接微生物燃料電池是指底物直接在電極上被氧化，電子直接由底物分子轉(zhuǎn)移到電極，生物催化劑的作用是催化在電極表面上的反應(yīng)。間接微生物燃料電池的底物不在電極上氧化，而是在電解液中或其它地方發(fā)生氧化后，產(chǎn)生的電子由電子介體運載到電極上去[5]。
（4）基于電子從細菌到電極轉(zhuǎn)移方式進行分類，可分為有介體MFCs和無介體MFCs兩類。電子需要借助外加的電子中介體才能從呼吸鏈及內(nèi)部代謝物中轉(zhuǎn)移到陽極，這類為有介體MFCs。某些微生物可在無電子傳遞中間體存在的條件下，吸附并生長在電極的表面，并將電子直接傳遞給電極，這稱為無介體MFCs。
3 電池性能的制約因素[6～7]
迄今為止，MFCs的性能遠低于理想狀態(tài)。制約MFC性能的因素包括動力學(xué)因素、內(nèi)阻因素和傳遞因素等。
動力學(xué)制約的主要表現(xiàn)為活化電勢較高，致使在陽極或者陰極上的表面反應(yīng)速率較低，難以獲得較高的輸出功率[8]。內(nèi)電阻具有提高電池的輸出功率的作用，主要取決于電極間電解液的阻力和質(zhì)子交換膜的阻力。縮短電極間距、增加離子濃度均可降低內(nèi)阻。不用質(zhì)子交換膜也可以大大降低MFC的內(nèi)阻，這時得到的最大功率密度為有質(zhì)子交換膜的5倍，但必須注意氧氣擴散的問題[9]。另一個重要制約因素為電子傳遞過程中的反應(yīng)物到微生物活性位間的傳質(zhì)阻力和陰極區(qū)電子最終受體的擴散速率。最終電子受體采用鐵氰酸鹽或陰極介體使用鐵氰化物均可以獲得更大的輸出功率和電流。
另外，微生物對底物的親和力、微生物的最大生長率、生物量負荷、反應(yīng)器攪拌情況、操作溫度和酸堿度均對微生物燃料電池內(nèi)的物質(zhì)傳遞有影響[10]。
4 微生物燃料電池的應(yīng)用
（1）廢水處理與環(huán)境污染治理。
微生物燃料電池可以同步廢水處理和產(chǎn)電，是一種廢水資源化技術(shù)。把MFC用于廢水處理是其最有前景的一個應(yīng)用方向，也是當前微生物燃料電池的研究熱點之一。同時，在生物脫氮、脫硫、重金屬污染的生物治理等方面MFCs也具有不可忽視的作用。
（2）海水淡化。
普通的海水淡化處理技術(shù)條件苛刻，需要高壓、高效能的轉(zhuǎn)化膜，有的還要消耗大量的電能，故不能大規(guī)模的處理，并且成本較高，難以有效地解決海水淡化問題。如果找到一種高效的產(chǎn)電微生物和特殊的PEM交換膜，那么MFC，就可以達到海水淡化的目的，而且具有能耗低，環(huán)保和可持續(xù)的優(yōu)點。利用MFC淡化海水也將成為具有發(fā)展?jié)摿Φ难芯糠较騕11]。
（3）便攜式電源。
微生物燃料電池能夠利用環(huán)境中自然產(chǎn)生的燃料和氧化劑變?yōu)殡娔埽糜谔娲Ｒ?guī)能源。可以為水下無人駕駛運輸工具、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的長期自主操作提供電源。
（4）植物MFCs。
通過光合作用，植根在陽極室的綠色植物將二氧化碳轉(zhuǎn)換為碳水化合物，在根部形成根瘤沉積物；植物根系中的根瘤沉積物被具有電化學(xué)活性的微生物轉(zhuǎn)化為二氧化碳，同時產(chǎn)生電子。這種植物MFCs能夠原位將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能[12]。
（5）人造器官的動力源[13]。
微生物燃料電池可以利用人體內(nèi)的葡萄糖和氧氣產(chǎn)生能量。作為人造器官的動力源，需要長期穩(wěn)定的能量供給，而人體內(nèi)源源不斷的葡萄糖攝入恰好可以滿足MFC作為這種動力源的燃料需要。
5 微生物燃料電池技術(shù)研究展望
MFCs技術(shù)正在不斷成長并且已經(jīng)在許多方面取得了重大突破。但是，由于其功率偏低，該技術(shù)還沒有實現(xiàn)真正的大規(guī)模實際應(yīng)用。基于其產(chǎn)電性能的制約因素，今后的研究方向主要可歸納為以下幾點。
（1）深入研究并完善MFCs的產(chǎn)電理論。MFCs產(chǎn)電理論研究處于起步階段，電池輸出功率較低，嚴重制約了MFCs的實際應(yīng)用。MFCs中產(chǎn)電微生物的生長代謝過程，產(chǎn)電呼吸代謝過程以及利用陽極作為電子受體的本質(zhì)是今后的研究重點[14]。
（2）篩選與培育高活性微生物。目前大多數(shù)微生物燃料電池所用微生物品種單一。要達到實際應(yīng)用的目的，需要尋找自身可產(chǎn)生氧化還原介體的高活性微生物和具有膜結(jié)合電子傳遞化合物質(zhì)的微生物。今后的研究應(yīng)致力于發(fā)現(xiàn)和選擇這種高活性微生。
（3）優(yōu)化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)。研究與開發(fā)單室結(jié)構(gòu)和多級串聯(lián)微生物燃料電池。利用微生物固定化技術(shù)、貴金屬修飾技術(shù)等改善電極的結(jié)構(gòu)和性能。選擇吸附性能好、導(dǎo)電性好的材料作為陽極，選擇吸氧電位高且易于撲捉質(zhì)子的材料作為陰極[15]。
（4）改進或替代質(zhì)子交換膜。質(zhì)子交換膜的質(zhì)量與性質(zhì)直接關(guān)系到微生物燃料電池的工作效率及產(chǎn)電能力。另外，目前所用的質(zhì)子交換膜成本過高，不利于實現(xiàn)工業(yè)化。今后應(yīng)設(shè)法提高質(zhì)子交換膜的穿透性以及建立非間隔化的生物電池[16]。
6 結(jié)語
MFCs作為一種可再生的清潔能源技術(shù)正在迅速興起，并已逐步顯現(xiàn)出它獨有的社會價值和市場潛力。隨著研究的不斷深入以及生物電化學(xué)的不斷進步，MFCs必將得到不斷地推廣和應(yīng)用[17]。
參考文獻
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篇3
Keywords: rapeseed oil; Biodiesel; The diesel engine; emissions
中圖分類號：Q2-3 文獻標識碼：A文章編號：
0 引言
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，國民生活水平的提高，車輛在人們的日常生活當中越來越普及，大量使用石化燃料的同時也帶來了許多問題，如石化柴油含有多有害物質(zhì)，通過燃燒后直接排入大氣層，對環(huán)境和人類的生存有著破壞作用，石化能源又是不可再生能源，面臨著能源枯竭等問題。各國相繼尋找清潔、安全、可再生、可替代石化柴油的新能源。生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工業(yè)微藻等水生植物油脂及動物油脂、廢餐飲油等為原料，通過物理或化學(xué)的方法制成的甲脂或乙脂燃料，可用來替代石化燃料來滿足工業(yè)、民用等要求。國內(nèi)目前對生物柴油的生產(chǎn)和應(yīng)用也進行了開發(fā)，已成功研制出利用菜籽油、光皮樹油、麻風樹油、大豆油、米糠油腳料、工業(yè)豬油、牛油等作為原料，經(jīng)過甲醇預(yù)酯化再酯化作用，生產(chǎn)制備出的生物柴油，不僅可以作為代用燃料在柴油發(fā)動機上直接使用，而且還可以作為柴油清潔燃料的添加劑。從生物柴油的理化性質(zhì)可以看出生物柴油對環(huán)境是友好的，生物柴油所含的雙鍵數(shù)目少，分子中含氧量較高，含碳支鏈數(shù)目少或沒有，這使得生物柴油有較好的燃燒特性，燃燒比較完全。石化柴油燃燒過程產(chǎn)生的主要污染物是：煙塵顆粒、SOX、CO、HC以及NOX等。與石化柴油相比，生物柴油的燃燒尾氣中除NOX濃度稍微升高外，煙塵顆粒、SOX、CO、HC的排放明顯下降[1,2]。此外，生物柴油中不含有芳香烴，燃燒后不會產(chǎn)生芳香烴和PAH。而且生物柴油還具有無毒、可生物降解等優(yōu)點。
本文對菜籽油制成的生物柴油進行理化性能指標測試、發(fā)動機燃燒試驗，對排放性能進行研究。從而進行分析摻燒生物柴油尾氣成分，得出更經(jīng)濟、更環(huán)境友好的摻燒比例。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
市購菜籽油、甲醇（分析純）、磷酸（分析純）、氫氧化鈉（顆粒狀）
1.2 實驗原料和方法
1.2.1 生物柴油的制備
本試驗采用酯交換法制備生物柴油[3]，即通過甲醇將原料油中的脂肪酸甘油酯的甘油基取代下來，形成碳鏈較短脂肪酸甲脂和甘油。
其反應(yīng)原理如下：
C3H5(RCO0)3+3CH3OH=3RCOOCH3+C3H5(OH)3
首先，取一定量的菜籽油置于燒杯中，水浴加熱至60℃，將按比例混合好的甲醇氫氧化鈉溶液倒入燒杯中，開始攪拌、并計時，待反應(yīng)結(jié)束后將燒杯在室溫的條件下靜置分層，上層為生物柴油與甲醇的混合物，下層為甘油與未反應(yīng)的脂肪酸甘油酯的混合物，收集上層液體并用磷酸溶液滴定至中性，加入溫水洗滌3―4次，靜置分層后除去下層的水相，將上層淡黃色液體在常壓下進行蒸餾，以除去甲醇和水分,待蒸餾結(jié)束后，過濾除去雜質(zhì)，即得淡黃色的澄清液體生物柴油。
1.2.2 生物柴油理化性能指標
試驗設(shè)備：TSY―1109/1109A石油產(chǎn)品運動黏度測定儀、TSY-1103A石油產(chǎn)品半自動閃點測定儀、TSY―1115石油產(chǎn)品銅片腐蝕測定儀、TSY―1110原油和液體石油產(chǎn)品密度測定儀、TSY―1106A石油產(chǎn)品餾程測定儀等儀器。
試驗方法：根據(jù)各個實驗儀器使用方法及國家標準的要求進行測試。
1.2.3 生物柴油臺架試驗
實驗裝置：ZX195柴油發(fā)動機、DSZ-2轉(zhuǎn)速數(shù)字顯示儀，D-150水力測功儀，F(xiàn)C2210智能油耗儀、NHA505廢氣分析儀、煙度計。
試驗方法：本試驗是在海拔1900m，相對濕度為60%，實驗室溫度為25 ℃的實驗室中進行的，將柴油機油箱中注入0#柴油并進行5分鐘熱機，讓柴油發(fā)動機在2000r/min的轉(zhuǎn)速下改變發(fā)動機的負荷，分別在0%、20%、50%、80%、100%五個階段通過所接儀器對HC、CO和油耗等測試，記錄所得數(shù)
據(jù)，然后將油箱中的油全部放盡；將摻混10%生物柴油的混合燃料分別加入油箱中同樣空機運行幾分鐘，保證混合燃料充滿整個油路，然后進行測試、數(shù)據(jù)采集；同樣的方法將摻混20%生物柴油的混合燃料進行試驗、數(shù)據(jù)采集；最后做100%生物柴油的試驗，并進行數(shù)據(jù)采集。
2 試驗結(jié)果與分析
2.1 部分理化性能指標對比
從表二中可以看出B100生物柴油的部分理化性能指標與0#柴油相接近，其中，運動黏度在石化柴油的范圍內(nèi)，接近于上限，所以霧化情況要略差于石化柴油；B100生物柴油的密度、銅片腐蝕接近于0#柴油；在閃點方面，生物柴油要高出0#柴油74℃，故在運輸、儲存過程中要比0#柴油更加安全、穩(wěn)定。
表二B100生物柴油與0#柴油
2.2 燃油消耗率
從圖2中可以看出在2000r/min的工況下，摻混不同比例生物柴油的混合燃料燃油消耗率總體趨勢是隨負荷的升高而升高，當負荷在100%時，B10、B20、B100生物柴油燃油消耗率比0#柴油燃油消耗率分別高出9.8%、9.8%、15.4%。造成這種情況是因為生物柴油的熱值要比石化柴油的低，在同一工況下?lián)交焐锊裼偷谋壤礁呷加拖穆试礁摺?/p>
圖2 2000r/min不同負荷燃油消耗率
2.3 HC排放
從圖3中可以看出HC排放在滿負荷情況下隨轉(zhuǎn)速增加而下降，且HC排放明顯低于0#柴油的排放，在2000r/min滿負荷的工況下B10、B20、B100HC排放比0#柴油分別低了48.7%、52.4%、66.8%，且隨著生物柴油摻混比例的升高而降低，造成這種現(xiàn)象是因為生物柴油中芳香烴含量很少，十六烷值比較高，理論上講芳香烴含量越少，則其滯燃期越短，HC排放越低；十六烷值較高時，燃油著火性能較好，滯燃期短，其未燃燒碳氫和裂解碳氫均少。另外，生物柴油含有10%的氧，使生物柴油燃料比石化柴油更有利于燃燒，從而減少HC化合物的排放。因此，摻混生物柴油的混合燃料由于芳香烴含量減少、十六烷值高、含氧量增加，使得混合燃料在柴油機中燃燒的HC排放相對降低[5～8]。
圖32000r/min滿負荷HC排放
2.4 CO排放
從圖4中可以看出摻混生物柴油比例越高時CO排放在2000r/min的工況下隨負荷升高而升高，當負荷達到100%時CO排放高于石化柴油，CO是燃油燃燒的中間產(chǎn)物，根據(jù)發(fā)動機CO形成的機理[3,4]：當混合氣過濃(大負荷時或者發(fā)動機啟動時)，將因缺氧所致；或者燃燒溫度過低(混合氣過稀)，CO進一步氧化的速度減慢，雖然生物柴油含有10%的氧，但由于生物柴油的黏度遠遠大于石化柴油，嚴重影響了生物柴油在柴油機中的霧化性能，使其燃燒不完全，從而造成CO排放增加。而且，當燃用生物柴油和柴油混合燃料時，生物柴油里面仍有一定的甲醇、甘油和鈉鹽等雜質(zhì)未除凈，也會造成燃料燃燒的不充分。高負荷時，CO的排放急劇上升是因為在高負荷高轉(zhuǎn)速時，柴油機的噴油量增加使局部缺氧加劇，燃油不能充分燃燒，從而生成更多的CO[9～11]，因而導(dǎo)致了在2000r/min滿負荷工況下混合燃料的CO排放比石化柴油的要高，且摻混比例越高排放比例也越高。
圖4 滿負荷CO排放
3 結(jié)論
1）通過部分理化性能指標的對比，生物柴油閃點比0#柴油高，可以看出生物柴油在運輸儲存方面要比石化柴油0#柴油安全；由于運動黏度比0#柴油的高，所以在霧化方面要比0#柴油差些。
2）通過ZX195柴油機燃用0#柴油和分別摻混20%、50%、100%生物柴油的混合燃料的排放對比試驗可知：菜籽油為原料油制備的生物柴油在燃油消耗率方面比0#柴油略有升高；在HC排放方面明顯低于0#柴油，CO排放量略高于0#柴油，綜合測試顯示摻混比例為20%生物柴油的混合燃料最為理想[12,13]。
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篇4
隨著化石能源的不斷開采，化石能源已經(jīng)接近枯竭的狀態(tài)，另外，化石能源的價格高并且對環(huán)境的污染較為嚴重，因此，可再生能源的開發(fā)與利用就顯得非常迫切，生物質(zhì)能源作為可再生能源的重要組成部分，受到了各界人士的關(guān)注[1]。我們所說的生物質(zhì)燃料主要是指農(nóng)作物秸稈，它通過直燃式生物質(zhì)爐具進行采暖。這種新興的采暖方式極大地提高了人們的生活質(zhì)量，推動了我國經(jīng)濟的發(fā)展。我國的生物質(zhì)能源非常豐富，對我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展提供了保障.下面具體的介紹一下生物質(zhì)燃料特性與爐具設(shè)計。
1生物質(zhì)燃料
生物質(zhì)爐在設(shè)計的過程中受到了燃料燃燒特性的極大影響。
生物質(zhì)燃料燃燒的過程是一個放熱的化學(xué)反應(yīng)過程，除了要具備燃料這一要素之外，還需要有充足的熱量傳遞以及相應(yīng)的空氣，通過燃料和空氣之間的熱量、質(zhì)的傳送，達到燃燒的目的。在燃料燃燒的過程中會使周圍的溫度升高，加快傳質(zhì)，進而加速了熱量的產(chǎn)生。
生物質(zhì)燃料的燃燒過程有預(yù)熱、干燥、揮發(fā)、分解析和焦炭的燃燒幾個階段。生物質(zhì)燃料被引燃后，其表面溫度會隨著燃燒慢慢升高，燃料中的水分也慢慢的蒸發(fā)掉，進而使燃料變得更加干燥，變干燥的燃料再繼續(xù)的進行吸熱、溫度持續(xù)升高，達到一定程度，燃料會發(fā)生分解的現(xiàn)象，析出的揮發(fā)物氣體在空氣混合后形成新的混合物，這一種混合物含有一定的氧氣和揮發(fā)物的成份，在一定的溫度和濃度的條件下，揮發(fā)物著火燃燒，進而為之后的焦炭燃燒提前做好準備[2]。燃料表面燃燒釋放熱量，不斷積聚升溫，并通過傳導(dǎo)和輻射的方式，熱量擴散至燃料的內(nèi)層，內(nèi)層揮發(fā)物由此析出，并與氧混合燃燒，進而放出了充足的熱量。這個時候，揮發(fā)物會將燃料中的焦炭包圍起來，由于爐膛中的氧很難與焦炭進行接觸，所以，焦炭在這個時候不易燃燒，只有等到揮發(fā)物的成份慢慢減少，氧氣可以和焦炭接觸時，焦炭才可以燃燒。在焦炭慢慢燃燒的過程中，燃燒產(chǎn)生的灰分會再次包裹燃燒剩余的焦炭，進而影響著焦炭的燃燒，這時需要對其進行攪動或者對生物質(zhì)爐進行通風，以使剩余的焦炭更好的燃燒，灰渣中會產(chǎn)生余碳。
2對直燃式生物質(zhì)炊事采暖爐的設(shè)計
民用的生物質(zhì)采暖炊事爐由料倉、煙囪、擋火板、水套、煙道、二次進風口、風門、出灰口以及爐膛燃料組成。
2.1 二次進風口的設(shè)計
生物質(zhì)燃料中含有的氫和揮發(fā)份的含量都比煤炭中的含量要多，其中的碳和氫相結(jié)合，形成碳氫化合物，這種碳氫化合物的分子比較低，在溫度達到250度時就可以進行熱分解，在325度時熱分解就相當?shù)幕钴S，達到350度時，揮發(fā)份就能析出將近80%，揮發(fā)份的析出燃燒時間不長，只占了總?cè)紵龝r間的10%[3]。所以，如果對其的空氣供應(yīng)不足就會使揮發(fā)物無法燃燒殆盡，通常出現(xiàn)的黑色或者是農(nóng)黃色的煙就是這樣形成的，因此，在對生物質(zhì)爐進行設(shè)計的時候，要充分考慮對揮發(fā)份空氣的供給，在爐膛口的周圍以及爐口壁的部分設(shè)計二次進風口，確保空氣的充足，幫助揮發(fā)份的燃燒。
2.2 延長煙道燃燒回程的辦法
對生物質(zhì)爐的煙道進行設(shè)計時，要盡量延長煙道的燃燒回程，這主要是因為揮發(fā)份析出量過大但是燃燒時間卻很短的緣故，將煙道的燃燒回程延長，能夠最大限度的給揮發(fā)份的燃燒提供更多的時間和空間，進而使生物質(zhì)燃料得到充分的利用。目前運用的最多的延長煙道燃燒回程的辦法是對燃料進行反燒。
2.3 一次進風口的設(shè)計
生物質(zhì)燃料相較于煤炭來說，更容易被引燃，因此在生物質(zhì)燃料燃燒時可以適當?shù)臏p少空氣量的供給[4]。另一方面，當揮發(fā)份被慢慢的析出并且燃燒殆盡后，會產(chǎn)生焦炭，這種焦炭是一種較為疏松的狀態(tài)存在的，經(jīng)由氣流運動部分的炭粒被送入到煙道中，并在煙道中蓄積成黑絮，這個時候如果通風太過會妨礙燃料的燃燒，所以，在對生物質(zhì)爐具進行設(shè)計時，要將一次進風口設(shè)計小點。
2.4 水套的設(shè)計
在對煙道的水套進行設(shè)計時，應(yīng)該盡量設(shè)計大面積的水套，這是因為揮發(fā)份在燃燒時會造成煙道內(nèi)部的溫度升高，因此，大面積的水套會使生物質(zhì)爐的取暖效果更好。
2.5 生物質(zhì)成型燃料的使用
由于生物質(zhì)中的碳含量較低，密度不高以及質(zhì)地松軟的特性，所以生物質(zhì)很容易燃燒，在燃燒的過程中要定時的向爐內(nèi)填料，而致密成型設(shè)備在燃燒過程的應(yīng)用，會把結(jié)構(gòu)松散的生物質(zhì)進行壓縮，不僅可以解決生物質(zhì)燃燒過程中需要不斷填料的問題，還使燃料的存儲和運輸更加的便利。
2.6 防止燃燒結(jié)焦現(xiàn)象出現(xiàn)的辦法
生物質(zhì)燃料中含有較多的鉀元素，在生物質(zhì)燃料燃燒的過程中，達到一定的溫度條件，氧化鉀會以熔融狀態(tài)存在，并且與硅、鈣等混合，這種混合物在溫度較低的情況下結(jié)成焦塊，這些結(jié)焦塊會阻礙爐灰的順利排放和空氣的供給。如果將爐膛內(nèi)側(cè)的水套設(shè)計成大面積，可以適量降低燃燒過程中產(chǎn)生的溫度，進而起到防止燃燒結(jié)焦現(xiàn)象的產(chǎn)生。
3結(jié)束語
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平也在這一過程中不斷地得到了提高，因而人們對生活的質(zhì)量，也提出了新的要求，人們希望生活的環(huán)境更加環(huán)保、更加經(jīng)濟、更加健康，因而追求一種更為環(huán)保的爐具設(shè)計，以此來減輕傳統(tǒng)煤炭燃料帶來的環(huán)境污染問題。生物質(zhì)燃料相較于傳統(tǒng)的煤炭燃料來說，具有環(huán)保經(jīng)濟適用的特點。通過對生物質(zhì)燃料特性的介紹以及對設(shè)計生物質(zhì)爐的具體方法作簡要的分析，為我國生物質(zhì)爐在生活當中普及提供一定的依據(jù)，進而推動我國經(jīng)濟的迅速健康的發(fā)展。
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篇5
水垢是一種牢固附著在金屬表面上的沉積物，它對鍋爐的危害主要有以下幾點：①水垢能造成鍋爐受熱面損壞。水垢的導(dǎo)熱性能很差，1mm的水垢相當于20mm后的鋼板，在有水垢時，要達到無水垢相同的爐水溫度，受熱面管壁的溫度必然要提高，當溫度超過金屬所能承受的允許溫度時，就會引起鼓包和爆管事故。②鍋爐金屬表面覆蓋水垢時，破壞了正常的鍋爐水循環(huán)，容易引起爐管過熱，同時引起沉積物下的腐蝕。③浪費燃料，由于水垢的導(dǎo)熱性很差，燃料燃燒放出的熱量不能有效地傳給水，造成排煙溫度升高，降低了鍋爐的熱效率，1mm的水垢浪費燃料3%-10%，不利于節(jié)能和環(huán)保。論文大全。④降低了鍋爐的出力。⑤鍋爐結(jié)垢，須經(jīng)常洗爐，既影響正常的生產(chǎn)，游耗費大量人力、物力、同時降低鍋爐使用壽命。水垢危害極大，但是熱水鍋爐的水垢與蒸汽鍋爐的水垢結(jié)生的機理不同，蒸汽鍋爐內(nèi)的水垢是由于鍋爐內(nèi)的水質(zhì)不合格造成的，而熱水鍋爐結(jié)生的水垢一方面來源于鍋爐水，另一方面來源于管網(wǎng)系統(tǒng)的腐蝕。熱水鍋爐采暖系統(tǒng)的水主要存在于管網(wǎng)和用戶這個大的循環(huán)系統(tǒng)中，因此，對于熱水鍋爐，在保證給水合格的條件下，加強停爐期間鍋爐系統(tǒng)的保養(yǎng)，能夠有效防止熱水鍋爐的結(jié)垢。
熱水鍋爐內(nèi)的沉積物主要是由水垢、淤泥、腐蝕產(chǎn)物、和生物沉積物構(gòu)成。人們通常把淤泥、腐蝕產(chǎn)物、和生物沉積物三者稱為污垢，它們的來源主要是系統(tǒng)內(nèi)的水循環(huán)到鍋爐內(nèi)造成的。論文大全。
污垢一般是由顆粒細小的泥沙、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠狀的氫氧化物、雜質(zhì)碎屑、腐蝕產(chǎn)物、菌藻的尸體及粘性分泌物等組成。這些物質(zhì)本質(zhì)是不會形成硬垢的，但是，它們在水的循環(huán)過程中起到了CaCO3微結(jié)晶的晶核作用，這樣就加速了CaCO3析出結(jié)晶的過程。當存有這些物質(zhì)的水流經(jīng)鍋爐受熱面時，容易形成污垢沉積物，特別是流速慢的部分（如水冷壁管）污垢沉積物更多，這種沉積物體積較大，質(zhì)地疏松稀軟，故稱軟垢。它們是引起垢下腐蝕的主要原因。當防腐措施不當時，鍋爐受熱面經(jīng)常會有銹瘤附著，其外殼堅硬，內(nèi)部疏松多孔，且分布不均。它們常與水垢、微生物、粘泥等一起沉積在受熱面上。這種銹瘤狀的腐蝕產(chǎn)物除了影響傳熱外，在水的循環(huán)過程中起到了CaCO3微結(jié)晶的晶核作用，加速了鍋爐水垢的生成。
熱水鍋爐的采暖系統(tǒng)主要是由金屬制造的，在非采暖期的大部分時間里，由于忽視保養(yǎng)或保養(yǎng)不當，整個系統(tǒng)一直在進行著以下幾種腐蝕：
?水中溶解氧和二氧化碳引起的腐蝕：鍋爐運行時，地下水中的溶解氧的濃度一般小于0.1mg/l,通過加熱，熱水系統(tǒng)中氧的濃度幾乎為零，氧對于鍋爐的腐蝕非常小。停爐后，由于采暖系統(tǒng)內(nèi)缺水，整個系統(tǒng)內(nèi)部處于潮濕的環(huán)境中，金屬表面附著一層水，水中O2和CO2的濃度迅速增大，金屬本身受到O2和CO2的腐蝕加快，鐵的腐蝕產(chǎn)物增加。
?腐蝕產(chǎn)物引起的腐蝕：鐵銹和氧氣一樣，可以作為腐蝕反應(yīng)的去極化劑，其總的反應(yīng)如下：
3微生物引起的腐蝕：由于微生物排出的黏液與無機物和泥沙雜物等形成沉積物附著在金屬表面，形成氧的濃差電池，促使金屬腐蝕。此外，在金屬表面和沉積物之間缺乏氧，因此，一些厭氧菌（主要是硫酸鹽還原菌）得以繁殖，當溫度為25―30oC時繁殖更快，它分解水中的硫酸鹽，產(chǎn)生H2S，引起碳鋼腐蝕：
鐵細菌是鋼鐵銹瘤產(chǎn)生的主要原因，它能使Fe2+氧化為Fe3+,釋放的能量供細菌生存需：
。
鐵細菌又稱沉積細菌，它能把水中的Fe2+轉(zhuǎn)化為不溶于水的Fe2O3的水合物，作為其代謝作用的一部分而在水中產(chǎn)生大量的氫氧化鐵。
鐵細菌還通過銹瘤建立氧的濃差電池，從而引起鋼鐵腐蝕。
產(chǎn)黏泥細菌是系統(tǒng)中數(shù)量最大的一類有害菌，它能產(chǎn)生一種膠狀的、黏性的或黏膠狀的、附著力很強的沉積物，這種沉積物很容易附著在金屬表面，并易引起垢下腐蝕。
藻類對采暖系統(tǒng)的危害也很大，藍藻適宜在32―40℃，pH值=6―8.9的環(huán)境中生長，在潤濕的條件下，繁殖特別快，藍藻死后形成污泥。硅藻喜歡生長在光線較暗，溫度較低的環(huán)境中，初春或者深秋大量繁殖，硅藻的細胞壁充滿聚合的白色二氧化硅，他的繁殖是產(chǎn)生硅污泥的原因。
在鍋爐運行時，這些腐蝕產(chǎn)物隨著水的循環(huán)進入到鍋爐內(nèi)部，鍋爐水中鐵的化合物濃度和微生物產(chǎn)生的污泥濃度增加。鍋爐水中鐵的化合物的形態(tài)主要是膠態(tài)的氧化鐵，也有少量較大顆粒的氧化鐵和溶解狀態(tài)的氧化鐵，膠態(tài)氧化鐵帶正電荷，當鍋爐本體局部地區(qū)的熱負荷過高時，該部位的金屬表面與其他部分的金屬表面之間產(chǎn)生電位差。熱負荷很高的區(qū)域，金屬表面因電子集中而帶負電荷，這樣帶正電荷的氧化鐵微粒就向帶負電荷的金屬表面聚集，結(jié)果形成氧化鐵垢，由于氧化鐵垢的導(dǎo)熱性很差，致使鍋爐受熱面的熱負荷增大，產(chǎn)生的電位差增大，加快了氧化鐵垢的形成。當金屬氧化物達到一定的厚度時，由于爐膛的溫度不能及時傳遞給鍋爐水，結(jié)果就引起水冷壁管的爆破。微生物產(chǎn)生的污泥，一方面在鍋爐內(nèi)部形成泥垢，另一方面，也起到晶核的作用，加速水垢的生成。論文大全。因此，在非采暖期，加強采暖系統(tǒng)的保養(yǎng)，防止這些腐蝕產(chǎn)物的形成，能夠有效防止熱水鍋爐結(jié)垢，對于鍋爐的安全運行非常重要。
篇6
進入新世紀以來，植物油脂用途的拓展加速，被廣泛用于油脂基能源產(chǎn)品（生物柴油、生物航空燃料油和生物油）、油脂基化工產(chǎn)品（表面活性劑、油漆、涂料）和油脂基材料產(chǎn)品。在植物油脂市場巨大需求拉動下，以生產(chǎn)工業(yè)油脂、芳香油或類似烷烴類原料為主的工業(yè)油料植物產(chǎn)業(yè)成為相對獨立的門類迅速發(fā)展壯大。
1960 年，全球油脂產(chǎn)品產(chǎn)量為3000萬噸，到2004年增至1.31億噸。這一剛性增長趨勢反映了油脂產(chǎn)品用途的拓展和需求量的增大，同時也警醒國際社會高度重視植物油料的生產(chǎn)。2000 年以來，我國食用植物油消費總量穩(wěn)步增長，2011年達到2595 萬噸，比2000 年增長44.3%，年均增長3.4%。2012 年我國消耗植物油脂達2700 萬噸，其中72.2% 依賴進口維持供應(yīng)。與此同時，作為國民經(jīng)濟命脈重要組成部分的石油工業(yè)，所需原油對外依存度也超過了60%。能源安全的形勢異常嚴峻。開發(fā)新能源替代石油尤為迫切。2007年9月4日，國家發(fā)改委了《中國可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》。《規(guī)劃》稱，到2020 年，以能源作物為主要原料的燃料乙醇、生物柴油等生物液體燃料將達到替代石油1000萬噸的能力。我國工業(yè)油料能源植物資源十分豐富、種類繁多、分布廣泛，其中木本油料植物有400種。可利用的、含油率在15%~60% 的有200 種。含油率高達50%~60% 的有50 種。已經(jīng)廣泛應(yīng)用的有30種。其余大部分還沒有利用。巨大的挖掘潛力與可再生生物質(zhì)能源的屬性，使得工業(yè)油料植物可望成為解決能源問題的重要替換性資源。
當前，我國食用植物油脂和工業(yè)用途油脂的消費總量約4200 萬噸，但利用耕地自主生產(chǎn)能力只有大約800 萬噸。3400 萬噸的缺口需要耕地約4533 萬公頃。由于人口眾多，我國的耕地始終是稀缺資源。據(jù)有關(guān)部門分析，近年我國糧食種植面積的預(yù)警區(qū)間為1.0 億~1.1 億公頃，而2011年我國糧食種植面積為1.11億公頃，接近預(yù)警紅線。為保障國家糧食安全，我國70% 的耕地必須種植糧食作物。不與口爭糧，不與糧爭地，是不可逾越的底線。工業(yè)油料植物大多具有野生性，耐旱、耐貧瘠，在山地、高原和丘陵等地域都能很好地生長。我國南方約有2000 萬公頃的農(nóng)林荒地荒山。利用這些非耕地種植油料植物，可以緩解耕地資源稀缺、實現(xiàn)生態(tài)重建和工業(yè)油脂資源規(guī)模化生產(chǎn)的有機結(jié)合。
生態(tài)環(huán)境問題一直是我國經(jīng)濟社會面臨的一個共性難題。工業(yè)油料植物，如蓖麻、光皮樹、油桐和山蒼籽等，對重金屬污染土地、廢棄礦區(qū)和鹽堿地有相當強的耐受力。目前，全國受重金屬污染的土地達到1000萬公頃以上。湖南是重金屬污染最為嚴重的省份之一，因金屬礦產(chǎn)開采等直接造成的林地污染及植被破壞有17萬多公頃，受到不同程度的重金屬污染威脅的耕地有106萬公頃，受到較為嚴重的重金屬污染的耕地有20 多萬公頃，受重金屬污染影響的濕地等水域面積則更大。大規(guī)模培育工業(yè)油料植物，在提供能源產(chǎn)品解決能源危機的同時，也可以治理重金屬污染、改善土壤質(zhì)量。另一方面，工業(yè)油料高效轉(zhuǎn)化油脂基化工產(chǎn)品、油脂基能源產(chǎn)品和油脂基材料產(chǎn)品，相對于用石油原料生產(chǎn)同類產(chǎn)品，具有毒性低、易生物降解、適應(yīng)環(huán)境強等優(yōu)點，可以減少二氧化碳等溫室氣體排放和顆粒物質(zhì)釋放，達到節(jié)能減排的目的。
我國的貧困人口基本分布在丘陵山區(qū)。經(jīng)濟落后的重要原因是森林資源不能高效轉(zhuǎn)化為市場需要的商品。生物柴油、生物油和生物航空燃料油以及油脂化工產(chǎn)品大規(guī)模應(yīng)用于燃料油市場后，原料油的需求將大量增加。這將大大促進工業(yè)油料植物種植基地發(fā)展及農(nóng)林業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，迫使工業(yè)油料植物原料生產(chǎn)進一步擴大規(guī)模、深化拓展，逐步形成工業(yè)油料植物農(nóng)業(yè)、工業(yè)油料林業(yè)和生物質(zhì)燃料油生產(chǎn)三位一體的生物液體燃料工業(yè)體系，使之成為廣大農(nóng)村地區(qū)振興地方經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，為高效農(nóng)林業(yè)創(chuàng)出一條新路。不少從事傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)民可以生產(chǎn)油脂工業(yè)品，從而為農(nóng)村地區(qū)帶來更多的就業(yè)機會，增加農(nóng)民和林區(qū)職工收入，進一步促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)民脫貧致富，緩解由農(nóng)村向城市移民的浪潮，緩解城市就業(yè)壓力，增強農(nóng)村經(jīng)濟的活力。另外，工業(yè)油脂清潔高效加工新技術(shù)的推廣使用，將促進油脂產(chǎn)品升級，引領(lǐng)包括生物柴油、生物油和固化劑等產(chǎn)品在內(nèi)的工業(yè)油脂新興產(chǎn)業(yè)及良種、技術(shù)、產(chǎn)品和加工裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
以上充分表明，工業(yè)油料植物產(chǎn)業(yè)不與糧食爭地，能緩解能源危機、改善生態(tài)環(huán)境、生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品、提高就業(yè)機會、帶動新農(nóng)村建設(shè)，具備了巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的市場開發(fā)前景，勢在必為。
（未完待續(xù)）
篇7
編譯/悠悠
蚯蚓糞便有溫度記憶 可幫助預(yù)測氣候變化
英國約克大學(xué)和雷丁大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)預(yù)測氣候變化的“金鑰匙”就隱藏在蚯蚓的糞便中。根據(jù)他們的研究發(fā)現(xiàn)，蚯蚓糞便中的微小方解石顆粒能夠保留對空氣溫度的“記憶”。這種“記憶”有助于科學(xué)家預(yù)測氣候變化。
研究過程中，科學(xué)家將蚯蚓放置在不同溫度環(huán)境下，而后對糞便進行檢測。檢測結(jié)果顯示糞便中的微小方解石顆粒能夠保留對空氣溫度的“記憶”。這也就意味著通過研究蚯蚓糞便的化石樣本和測試糞便內(nèi)方解石的殘余溫度，科學(xué)家便能了解地球氣候在長達數(shù)千年時間里發(fā)生的變化。
方解石是一種類似白堊的物質(zhì)，它們隨溫度發(fā)生的變化可用于預(yù)測未來的氣候變化趨勢。科學(xué)家在論文中指出，在蚯蚓排便時，糞便中微小的方解石顆粒會記錄下與周圍環(huán)境溫度有關(guān)的信息。在將蚯蚓放置在不同溫度環(huán)境下進行研究之后，科學(xué)家驗證了這一點。
目前，研究人員正在年代可追溯到數(shù)千年前的考古遺址收集樣本，將描繪出一幅展示過去氣候的圖畫，同時預(yù)測未來的氣候變化趨勢。
編譯/楊孝文
地球曾有兩顆衛(wèi)星另一顆“夭折”
美國加利福尼亞州大學(xué)圣克魯斯分校的月球?qū)W家埃里克·阿斯哈格教授認為地球一度擁有兩顆衛(wèi)星，另一顆體積較小，誕生幾百萬年后便“夭折”。當時，這顆衛(wèi)星與另一顆衛(wèi)星相撞，最后香消玉殞。在英國皇家學(xué)會9月舉行的一場與月球有關(guān)的會議上，阿斯哈格將解釋他的雙衛(wèi)星理論。
阿斯哈格指出：“第二顆衛(wèi)星只存在了幾百萬年，隨后與另一顆衛(wèi)星相撞。撞擊之后，地球就只剩下一顆衛(wèi)星，也就是我們今天看到的月球。這顆衛(wèi)星“夭折”前一直以相同的速度環(huán)繞地球運行同時與地球保持相同的距離。隨著時間的推移，它逐漸接近另一顆衛(wèi)星，最后發(fā)生相撞。”阿斯哈格表示，他認為月球地貌應(yīng)該是兩顆衛(wèi)星的撞擊殘余。較小衛(wèi)星的體積據(jù)悉只有另一顆衛(wèi)星的大約三十分之一。
地球及其衛(wèi)星據(jù)悉誕生于太陽系出現(xiàn)后的3000萬年至1.3億年之間。太陽系在大約46億年前形成。迄今為止，科學(xué)家共發(fā)現(xiàn)9顆所謂的“超級地球”。超級地球是指質(zhì)量是地球1到10倍的行星。
編譯/楊孝文
滅絕百年“食尸蒼蠅”再現(xiàn)蹤跡
“骨骼隊長”曾是空中飛行最奇特的一種蒼蠅，它們對于新鮮的動物尸體并不感興趣，而傾向于腐爛已久的大型動物尸體。不同于多數(shù)蒼蠅物種，它們在冬季初期活動頻繁，從11月至1月，通常在黃昏之后覓食。
羅馬智慧大學(xué)研究員皮耶爾費利波·切雷蒂稱，這種蒼蠅已從人們視線中消失很久，一個多世紀前它們就被宣布滅絕消失。過去幾年，歐洲再次發(fā)現(xiàn)三只“骨骼隊長”蒼蠅。目前，切雷蒂和同事首次確定這種蒼蠅是一種“新模式標本”，為了更好鑒別它們，他將對比所有“骨骼隊長”蒼蠅標本。這種蒼蠅物種的學(xué)名為“Centrophlebomyia anthropophaga”，1798年首次發(fā)現(xiàn)于德國曼海姆地區(qū)，1830年一位科學(xué)家最早對它進行了描述，但是相關(guān)的描述僅是基于他的記憶。
這種蒼蠅之所以被命名為“骨骼隊長”是因為它們將骨骼突出高度腐爛的動物尸體作為自己的“家”，同時，發(fā)育之中的蒼蠅能夠上下跳躍，因此尸體上看上去充滿了這種蒼蠅的幼體。切雷蒂解釋稱，為了能夠在尸體中跳躍，骨骼隊長蒼蠅必須將嘴巴和尾部連接在一起，收縮背部肌肉，向上猛沖。這種昆蟲在100多年前曾一度被認為滅絕消失，現(xiàn)在又再次重現(xiàn)它們的蹤跡。通常這種蒼蠅傾向于較大的動物尸體，其中也包括人類尸體，還以腐爛蝸牛、嚙齒動物為食，研究人員還使用死魷魚和鳥類尸體作為誘餌吸引它們。
編譯/悠悠
尿液可充當燃料發(fā)電
英國的布里斯托爾機器人技術(shù)實驗室的科學(xué)家找到了一種利用尿液充當燃料進行發(fā)電的方式，成功研制出世界上第一款采用這項技術(shù)的微生物燃料電池，進而讓用尿液為手機充電成為現(xiàn)實。科學(xué)家表示雖然很多用戶在面對這種燃料時會捏住鼻子，但尿液卻是一種“終極廢物”，有別于飄忽不定的風能或者太陽能。
研究參與者、布里斯托爾西英格蘭大學(xué)的伊奧尼斯·伊洛普羅斯博士表示，這是世界上第一款利用尿液發(fā)電的微生物燃料電池。“在此之前，還沒有一個人將尿液
作為燃料。這是一項令人興奮的研究成果。將尿液這種終極廢物充作燃料發(fā)電是一種非常環(huán)保的做法。有一種產(chǎn)品的供應(yīng)是無限的，那就是我們的尿液。利用尿液這種燃料讓微生物燃料電池發(fā)電，我們可以為三星手機充電。”
伊洛普羅斯是研制利用不尋常燃料的微生物燃料電池的專家。他說：“尿液型微生物燃料電池產(chǎn)生的電量足以讓手機收發(fā)即時短信、上網(wǎng)沖浪和進行簡短通話。”
編譯/楊孝文
神奇材料可讓土壤儲水一年
墨西哥化學(xué)工程師塞爾吉奧·朱斯·里克·韋拉斯克研發(fā)了一種神奇材料，能夠讓土壤的儲水時間達到一年。這種新材料名為“固體雨”，形態(tài)與糖類似，由一種被稱之為“聚丙烯酸鉀”的吸收性材料構(gòu)成，所能吸收的水量是其體積的500倍。不久后，生活在干旱國家的農(nóng)民便有望成為這項技術(shù)的受益者，利用這種粉末狀水對抗旱情，提高糧食產(chǎn)量。
篇8
(257)co2對褐煤熱解行為的影響 高松平 趙建濤 王志青 王建飛 房倚天 黃戒介
(265)煤催化氣化過程中鉀的遷移及其對氣化反應(yīng)特性的影響 陳凡敏 王興軍 王西明 周志杰
(271)應(yīng)用tg-ftir技術(shù)研究黃土廟煤催化熱解特性 李爽 陳靜升 馮秀燕 楊斌 馬曉迅
(277)三維有序大孔fe2o3為載氧體的生物質(zhì)熱解氣化實驗研究 趙坤 何方 黃振 魏國強 李海濱 趙增立
(284)首屆能源轉(zhuǎn)化化學(xué)與技術(shù)研討會第一輪通知 無
(285)o-乙酰基-吡喃木糖熱解反應(yīng)機理的理論研究 黃金保 劉朝 童紅 李偉民 伍丹
(294)基于流化床熱解的中藥渣兩段氣化基礎(chǔ)研究 汪印 劉殊遠 任明威 許光文
(302)超臨界水中鉀對甲醛降解過程影響的研究 趙亮 張軍 鐘輝 丁啟忠 陳孝武 徐成威 任宗黨
(309)反應(yīng)溫度對加氫殘渣油四組分含量和結(jié)構(gòu)的影響 孫昱東 楊朝合 谷志杰 韓忠祥
(314)高溫沉淀鐵基催化劑上費托合成含氧化合物生成機理的研究 毛菀鈺 孫啟文 應(yīng)衛(wèi)勇 房鼎業(yè)
(323)pd修飾對cdo．8zn0．2s／sio2光催化甘油水溶液制氫性能的影響 徐瑾 王希濤 樊燦燦 喬婧
(328)熱等離子體與催化劑協(xié)同重整ch4-co2 魏強 徐艷 張曉晴 趙川川 戴曉雁 印永祥
(334)《燃料化學(xué)學(xué)報》征稿簡則 無
(335)磷化鎳催化劑的制備機理及其加氫脫氮性能 劉理華 劉書群 柴永明 劉晨光
(341)改性y型分子篩對fcc汽油脫硫性能的研究 董世偉 秦玉才 阮艷軍 王源 于文廣 張磊 范躍超 宋麗娟
(347)燃料特性對車用柴油機有害排放的影響 譚丕強 趙堅勇 胡志遠 樓狄明 杜愛民
(356)o2／co2氣氛下o2濃度對燃煤pm2．5形成的影響 屈成銳 徐斌 吳健 劉建新 王學(xué)濤
(361)鐵鈰復(fù)合氧化物催化劑scr脫硝的改性研究 熊志波 路春美
(367)如何寫好中英文摘要 無
篇9
回用白水用作紙機噴淋水可降低能耗
瑞典開發(fā)出新型草酸降解酶
竹漿和稻草漿的黑液除硅技術(shù)
優(yōu)化工藝降低紙機真空度需求
美國纖維素乙醇轉(zhuǎn)化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展
關(guān)于征集中國造紙學(xué)會第十五屆學(xué)術(shù)年會論文的通知
美國生物質(zhì)燃料產(chǎn)業(yè)的機遇和挑戰(zhàn)
2011年中國造紙工業(yè)10項要聞評選及讀者競猜即將揭曉
歐洲木質(zhì)纖維素生物質(zhì)乙醇的生產(chǎn)、使用現(xiàn)狀及展望
2011中國國際造紙和裝備博覽會暨全國紙張訂貨交易會在桂林召開
ArboraNano利用木材生物質(zhì)材料開發(fā)高性能產(chǎn)品
廢熱回收——清潔技術(shù)的新浪潮
加拿大林產(chǎn)工業(yè)顯示復(fù)蘇跡象
福伊特造紙在中國的發(fā)展
2020年中東地區(qū)的紙張消費量將達到2900萬t
'2011(第六屆)中國國際造紙化學(xué)品展覽會在上海隆重舉行
《中國造紙》2011年度“玖龍紙業(yè)杯”優(yōu)秀論文評選活動正在進行
帶臭氧漂段的TCF漂白技術(shù)
細菌在紙廠廢水凈化生物硫循環(huán)中的作用
心材比例對亮果桉硫酸鹽漿性能的影響
運用生物酶和白腐菌的針葉木生物機械法制漿
氧脫木素過程中添加劑對提高木素去除率的影響
酶處理對漂白硫酸鹽藍桉漿打漿性能的影響
改性無機粒子用作脫墨助劑
2010年中國造紙工業(yè)10項要聞評選讀者競猜活動通知
日本造紙工業(yè)固體廢棄物處理
王子制紙富岡工廠N1紙機的操作經(jīng)驗
美國造紙工業(yè)及其能源結(jié)構(gòu)概況
日本特種紙概況
加拿大造紙工業(yè)有望在2011年扭虧為盈
Heimbach公司新增靴式壓榨帶系列產(chǎn)品
Rottneros公司將退出南非紙廠項目
加拿大Kadant公司收購篩筒供應(yīng)商和相關(guān)脫水設(shè)備生產(chǎn)線
Technidyne公司獲得FPInnovations大膠黏物測定技術(shù)授權(quán)
篇10
一、生物制氫概述
1.光解水制氫
光解水制氫是微藻及藍細菌以太陽能為能源，以水為原料，通過光合作用及其特有的產(chǎn)氫酶系，將水分解為氫氣和氧氣。此制氫過程不產(chǎn)生二氧化碳。藍細菌和綠藻均可光解水產(chǎn)生氫氣，但它們的產(chǎn)氫機制卻不相同。藻類的產(chǎn)氫反應(yīng)受氫酶催化，可以利用水作為電子和質(zhì)子的原始供體，這是藻類產(chǎn)氫的主要優(yōu)勢。藍細菌同時具有固氮酶和氫酶，其產(chǎn)氫過程主要受固氮酶作用，氫酶主要在吸氫方向上起作用。藍細菌也能利用水作為最終電子供體，其產(chǎn)氫所需的電子和質(zhì)子也來自于水的裂解。
（1）綠藻產(chǎn)氫
綠藻是目前發(fā)現(xiàn)的唯一一種既能進行光合作用放氧，又存在氫代謝途徑的真核微生物。綠藻在光照和厭氧條件下的產(chǎn)氫由氫酶介導(dǎo)。這種方法的優(yōu)點是耗能低、生產(chǎn)過程清潔無污染且作為原料的水資源豐富，引起世界各國生物制氫領(lǐng)域研究單位的重視。研究表明，光照條件下，氫酶所需還原力除水以外，內(nèi)源性有機物（淀粉）也可作產(chǎn)氫還原力。對于O2對產(chǎn)氫酶的抑制作用，徐斐、何定兵、胥義指出運用基因工程的方法對綠藻中編碼氣體通道的密碼子進行定點突變，最終獲得耐氧性高產(chǎn)菌株是一個很有價值的突破點。
（2）藍細菌產(chǎn)氫
藍細菌是一種好氧的光養(yǎng)細菌。藍細菌能夠通過光合作用合成并釋放氫氣。藍細菌的許多種屬都含有能夠進行氫代謝和氫合成的酶，包括固氮酶和氫化酶。固氮酶催化產(chǎn)生分子氫，氫化酶既可以催化氫的氧化也可以催化氫的合成，是一種可逆雙向酶。
2.光合細菌產(chǎn)氫
光合生物產(chǎn)氫利用光合細菌或微藻將太陽能轉(zhuǎn)化為氫能。目前，研究較多的產(chǎn)氫光合生物主要有藍綠藻、深紅紅螺菌、紅假單胞菌、類球紅細菌、夾膜紅假單胞菌等。
光合細菌只含有一個光合中心，相當于藍綠細菌的PSⅠ，其所固有的只有一個光合作用中心的特殊簡單結(jié)構(gòu)，決定了它所固有的相對較高的光轉(zhuǎn)化效率，具有提高光轉(zhuǎn)化效率的巨大潛力。電子供體是有機物或還原態(tài)硫化物，所以光合磷酸化過程不放氧，且只產(chǎn)生ATP而不產(chǎn)生還原力。與綠藻和藍細菌相比，這種只產(chǎn)氫不放氧的特性，可大大簡化生產(chǎn)過程。
3.厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫
暗發(fā)酵產(chǎn)氫是利用厭氧產(chǎn)氫細菌在黑暗、厭氧條件下將有機物分解轉(zhuǎn)化為氫氣。目前，認為厭氧細菌產(chǎn)氫過程可通過丙酮酸產(chǎn)氫途徑、甲酸分解產(chǎn)氫途徑、通過NADH/NAD+平衡調(diào)節(jié)產(chǎn)氫途徑等三條途徑實現(xiàn)，丙酮酸產(chǎn)氫途徑和甲酸分解產(chǎn)氫途徑有時也稱為氫的直接產(chǎn)生途徑。
二、存在的問題及研究方向
1.光解水制氫
除了存在與光合細菌產(chǎn)氫相同的問題之外，藻類光解水產(chǎn)氫還存在氧氣對產(chǎn)氫酶的抑制作用以及光轉(zhuǎn)化效率低兩個方面的主要障礙應(yīng)主要集中在以下幾個方面開展研究：利用基因工程改造、培育耐氧菌株，克服綠藻光合產(chǎn)氫的同時產(chǎn)生氧氣的瓶頸問題；通過基因工程改進產(chǎn)氫菌株提高其光轉(zhuǎn)化效率，同時研究開發(fā)新型光合生物反應(yīng)器提高反應(yīng)器的光傳導(dǎo)效率，提高光轉(zhuǎn)化效率。
2.光合細菌產(chǎn)氫
如何縮短光合細菌的產(chǎn)氫時間，提高光轉(zhuǎn)化效率、改善光合細菌氧的耐受程度原料成本太高是目前光合細菌產(chǎn)氫所面臨的問題。光合細菌產(chǎn)氫可利用的原料范圍廣泛，針對不同的原料篩選高效產(chǎn)氫菌株是提高光合細菌產(chǎn)氫效率的重要途徑。
3.厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫
原料轉(zhuǎn)化效率偏低、產(chǎn)氫速率偏低是目前厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的主要問題。運用分子生物學(xué)手段對菌種及產(chǎn)氫過程的關(guān)鍵酶進行改造，提高關(guān)鍵菌株的產(chǎn)氫效率是值得研究的方向。利用代謝工程手段等現(xiàn)代生物技術(shù)手段對產(chǎn)氫細菌進行改造的研究目前在生物制氫領(lǐng)域還沒有展開，是很值得深入研究的方向。通過細菌的代謝工程改造和控制，將是突破暗發(fā)酵制氫低轉(zhuǎn)化率的重要突破口。
總之，生物制氫是解決能源危機，實現(xiàn)廢物利用，改善環(huán)境的有效手段，將擁有廣闊的社會和經(jīng)濟前景。為此，本著獨立自主、勤儉辦一切事業(yè)的精神加快生物制氫技術(shù)研究與開發(fā)的步伐，是時展的必需。
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篇11
1. 2“授之以漁”而非“授之以魚”
建立起系統(tǒng)的專業(yè)知識體系，是大學(xué)生學(xué)習(xí)的一個重要任務(wù)。為了使學(xué)生能夠更好地構(gòu)建自己的知識體系，必須幫助學(xué)生培養(yǎng)適合自己的學(xué)習(xí)方法，即“授之以漁”。在教學(xué)過程中，通過對不同的技術(shù)進行縱向和橫向的對比研究，對熱門技術(shù)的發(fā)展與改進歷程進行梳理，與學(xué)生一起總結(jié)相關(guān)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系與共性規(guī)律等一系列的教學(xué)活動，讓學(xué)生認識到知識的獲得有章可循，進而幫助學(xué)生找到適合自己的學(xué)習(xí)方法。
1. 3興趣是最好的老師
興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的最主要動力。興趣的培養(yǎng)可以通過榜樣的力量來實現(xiàn)。比如，在課堂上可以適時地向同學(xué)們介紹一些相關(guān)領(lǐng)域的牛人事跡、科研成果，讓學(xué)生認識到自己所學(xué)專業(yè)知識的重要性;在學(xué)校召開國際會議/學(xué)術(shù)研討會期間，鼓勵學(xué)生擔任會場的服務(wù)工作，讓學(xué)生近距離接觸科研實際，切實地感受到專業(yè)對人才的需求，提高學(xué)生的專業(yè)榮譽感與責任感。
2 明確教學(xué)目標、合理設(shè)計教學(xué)內(nèi)容
生物質(zhì)化工為一門新興的專業(yè)課，是與浙江科技學(xué)院化工專業(yè)特色緊密結(jié)合的。目前，全國范圍內(nèi)僅有少數(shù)高校開設(shè)了生物質(zhì)化工專業(yè)方向，在選擇教材時發(fā)現(xiàn)，還沒有一本與“生物質(zhì)化工”同名的書籍，因此，無論對教學(xué)目標還是對教學(xué)內(nèi)容都需要進行探索。
在培養(yǎng)目標方面，結(jié)合行業(yè)人才需求和專業(yè)認證對學(xué)生的畢業(yè)要求，制定下列教學(xué)目標:
1)熟悉生物質(zhì)化工技術(shù)的基本原理、工藝路線及技術(shù)參數(shù);
2)明確生物質(zhì)化工技術(shù)目前存在的問題及將來的發(fā)展方向;
3)具有較好的自學(xué)能力、分析問題和解決問題的能力;
4)具有從事生物質(zhì)化工技術(shù)、生物質(zhì)能源及生物質(zhì)材料等的開發(fā)設(shè)計和科學(xué)管理的初步能力。
教學(xué)內(nèi)容的選擇不局限于一本教材，要體現(xiàn)多元化、前沿化、實用化的課程體系，主要包括課程的基本知識的講授、問題研討和探究性項目三部分redlw.com。
課程的基本知識分成12章內(nèi)容，分別是:1)概述;2)生物質(zhì)直接燃燒技術(shù);3)生物質(zhì)壓縮成形和炭化技術(shù)4)生物質(zhì)熱解技術(shù);5)生物質(zhì)液化技術(shù);6)生物質(zhì)氣化技術(shù);7)沼氣發(fā)酵及重整技術(shù);8)生物質(zhì)制氫技術(shù);9)生物質(zhì)燃料乙醇和燃料甲醇技術(shù) 10)生物柴油技術(shù);11)生物質(zhì)制備平臺化合物技術(shù);12)城市固體廢棄物能源處理技術(shù)。
篇12
燃天然氣 冷熱電聯(lián)供分布式能源系統(tǒng)項目具有節(jié)約能源、改善環(huán)境、提高供能質(zhì)量、增加電力供應(yīng)，應(yīng)對突發(fā)事件等綜合效益，是城市治理大氣污染、調(diào)整燃料結(jié)構(gòu)和提高能源綜合利用率的必要手段之一，是提高人民生活質(zhì)量、全面建設(shè)小康社會的公益性基礎(chǔ)設(shè)施，是建設(shè)節(jié)約型社會的重要措施，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、節(jié)能中長期專項規(guī)劃和中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006－2020年）。
分布式能源發(fā)展
中國電機工程學(xué)會熱電專業(yè)委員會1999年的濟南年會、2000年的寧波年會、2001年的重慶年會和2002年昆明年會中均有一些學(xué)術(shù)論文積極宣傳、推廣小型全能量系統(tǒng)，實現(xiàn)小型熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)。2002年9月份熱電專委會還專門在南京召開“天然氣在熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用專題研討會”。2003年海口年會論文集，2003年12月又在上海召開分布式能源熱電冷聯(lián)產(chǎn)研討會，出版論文集并提出“關(guān)于發(fā)展分布式能源熱電冷聯(lián)產(chǎn)的建議”。2004年10月在北京與國際分布式能源聯(lián)盟共同主辦了“第五屆國際熱電聯(lián)產(chǎn)分布式能源聯(lián)盟年會”。
分布式能源發(fā)電是以“效益規(guī)模”為法則的第二代能源系統(tǒng)，它是工業(yè)文明時期以“規(guī)模效益”為法則的第一代能源系統(tǒng)的發(fā)展與補充，特別是以天然氣為燃料的分布式發(fā)電，實行熱電冷聯(lián)產(chǎn)，可以大幅度提高能源轉(zhuǎn)換效率與減少能源輸送損失。針對我國天然氣供應(yīng)不足，天然氣對于發(fā)電來說，重點要轉(zhuǎn)到分布式發(fā)電系統(tǒng)，而不宜多用于大型燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。隨著我國天然氣在能源利用中比重的不斷增加和天然氣管網(wǎng)的建設(shè)，以及規(guī)劃了不少的引進LNG項目，還有風能、太陽能、生物能源發(fā)電的興起，使容量在數(shù)千瓦到5萬千瓦的分散在重要用戶附近，向一定區(qū)域供應(yīng)電力、熱力和冷源的分布式供電系統(tǒng)也逐漸的增加。
一批燃氣－蒸汽，熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)的機組開始在上海、北京、廣州等大城市出現(xiàn)。到2004年，在上海已建成8項6528kw，連同計劃建設(shè)的共13項16808kw；北京市已建3項5467kw，連同擬建的共14項66285kw，還有廣州2項1847kw，連同擬建共11項67257kw等等。上海市、北京市還組織力量制訂了“上海市燃氣空調(diào)、分布式燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃”及編制了“建筑物分布式供能系統(tǒng)的可行性研究報告” 、“分布式能源系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程”。北京市也組織起草相關(guān)文件，組織對分布式發(fā)電接入電力系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定的研究，編制了《北京市燃氣冷熱電聯(lián)供分布式能源系統(tǒng)技術(shù)要點》（討論稿），為分布式供電系統(tǒng)順利健康發(fā)展準備條件。據(jù)不完全統(tǒng)計目前我國分布式能源裝機總?cè)萘恳呀?500萬千瓦。
分布式能源總的情況
序號
地區(qū)
已投產(chǎn)的工程
將投產(chǎn)的工程合計
1
上海市
8項工程總計6528KW
共13項工程
總計10624KW
2
北京市
3項工程總計5467KW
共14項工程總計51282KW
3
廣東省
2項工程共計1847KW，另有柴油內(nèi)燃機改造216萬KW
共15項工程總計90877kw另有柴油機內(nèi)燃機改造216萬KW
4
其他省、市、區(qū)
勝利油田勝動機械集團生產(chǎn)的燃氣內(nèi)燃機已銷往全國29
個省市的煤氣，瓦斯氣、焦化尾氣、沼氣、炭黑氣、油田頁巖氣、酒精氣等發(fā)電市場已投產(chǎn)的共152萬KW
該廠在建的分布式電源尚有12.5萬KW合計將有164.5萬KW
篇13
按照現(xiàn)在的說法，以目前的石油勘探技術(shù)、理論、觀念，在本世紀后期，常規(guī)石油就走到頂了，沒了。但這個“沒了”，也不是個絕對的概念。為什么呢？因為有些地方按照原來的勘探技術(shù)還沒有去找，隨著勘探程度的增加，又有可能會發(fā)掘新的石油資源。但不管怎樣，似乎現(xiàn)在大家都認可，常規(guī)石油已經(jīng)快走到盡頭了。那么下面怎么辦？石油完了以后，怎么辦？在這種背景下，既然常規(guī)有機成因說快走到頭了，那么無機成因說的觀點自然會引起人們的強烈關(guān)注。
要我來看，人對能源的問題，不是沒有出路的。隨著的科學(xué)技術(shù)發(fā)展、觀念的轉(zhuǎn)變，人類必然會找到未來所需要的能源資源。但是這個轉(zhuǎn)變，是個漫長而艱辛的過程。上世紀二、三十年代，西方學(xué)者認為中國是貧油的。為什么貧油？因為國外大量的石油出在中、新生代海相碳酸鹽巖地層中，但中國以古生代為主的海相地層，時代老、有機質(zhì)含量低、熱演化程度高，難以形成巨型油藏。我國老一輩科學(xué)家們，從玉門開始，經(jīng)過長期艱苦卓絕的努力，提出了“陸相生油理論”。指出，不僅海相地層可以生油，陸相地層也可以生油。大慶油田的發(fā)現(xiàn)，更表明陸相地層不僅能形成油田，還能形成大油田。經(jīng)幾代人不懈努力奮斗，提出和發(fā)展的“中國陸相生油理論”，指引了中國石油工業(yè)勘探開發(fā)的前進方向。陸相石油理論打破了“中國貧油”的謬論，支撐了中國石油工業(yè)五十多年的飛躍發(fā)展。
回過頭來，我們再看看中國古生代海相油氣問題。如果說，中國海相地層難以形成大油田，哪么能否形成大氣田呢？
中國海相碳酸鹽巖的油氣資源前景，一直是人們普遍關(guān)注的熱點和難點問題。它直接影響著我國油氣勘探的戰(zhàn)略部署和勘探投入。迄今我國油氣資源開發(fā)主要集中在埋藏較淺的陸相地層中。后備資源嚴重不足。世界范圍內(nèi)，諸多大油氣田均產(chǎn)于中、新生代的海相碳酸鹽巖中。但問題在于中、新生代時期，中國大陸經(jīng)受了強烈的構(gòu)造運動，形成了極為復(fù)雜的地質(zhì)格局，對油氣的形成、演化和分布產(chǎn)生了巨大的影響。
天然氣的特殊物理化學(xué)性質(zhì)、多種成因類型和來源，使得它與石油既有一定的聯(lián)系，但其生、運、聚、保又與石油存在巨大的差異。從天然氣的特殊性質(zhì)的角度，研究海相碳酸鹽巖的成氣機制（而不是成油機制）和運移、聚集特征，或許會使我們對我國碳酸鹽巖有新的認識。中國高演化的海相碳酸鹽巖地區(qū)，應(yīng)以尋找天然氣為主要勘探方向。普光和塔河大氣田的發(fā)現(xiàn)，為此提供了強有力的證據(jù)。由于觀念、理念的轉(zhuǎn)變，我們的天然氣產(chǎn)量提高了，占的比重越來越大，大家都在用啊！
我們再來談?wù)劮浅Ｒ?guī)油氣資源。應(yīng)該說“常規(guī)”和“非常規(guī)”是一個相對的概念。按現(xiàn)行理論、勘探開發(fā)技術(shù)和工藝，可大規(guī)模生產(chǎn)的就是常規(guī)。非常規(guī)油氣則是指，尚缺乏堅實的理論基礎(chǔ)，或缺乏成熟的勘探技術(shù)和工藝途徑，尚不能大規(guī)模生產(chǎn)，但又顯示了巨大資源前景的油氣資源。比如，深層天然氣、煤層氣、致密巖氣、水溶氣、天然氣水合物，以及非生物成因天然氣等。當前，被世人稱之為“頁巖氣革命”的頁巖氣勘探開發(fā)問題，也引起廣泛的關(guān)注和興趣。頁巖氣開采的確使美國能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨變。但是，能否在世界其他地區(qū)復(fù)制，尚存在很大疑問。中國頁巖氣賦存的地質(zhì)條件與美國大相徑庭。現(xiàn)行資源潛力調(diào)查和評價精準度改善，開發(fā)工藝技術(shù)水平效率的提高，以及減少大量水資源消耗、相應(yīng)的環(huán)境安全和開采成本等，均是需冷靜思考和認真研究、解決的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題。
人們常談到氫氣是清潔、高效、無污染的能源（氫氣燃燒釋放大量能量，僅產(chǎn)生水）。就此而言，氫氣可作為能源。但在自然界能否形成獨立的能源資源，卻又是另一回事。自然界氫氣含量極低，不可能聚集成為資源。如果認為自然界存在巨量的水就是氫氣資源，這在概念上是非常錯誤的。因為從水制氫必須消耗大量的其它能源，比如，太陽能、核能、電能、天然氣等能源。因此，確切地說氫氣不是能源資源，而僅僅是能量載體。現(xiàn)今，氫氣用做能源必然以消耗其它能源為代價，人類進入氫能源時代尚為時過早。“氫燃料電池”出現(xiàn)固然可減小城市大氣污染，但不能減少制氫所消耗的能源和可能污物排放問題。世界上從來就沒有免費午餐。
記：那您覺得氫動力汽車有可能成為一代產(chǎn)品嗎？
王：氫動力是可以的，問題是怎么制氫。城市里面開出幾輛氫動力汽車很時髦，看起來也挺好的。但這種情況下，你就得消耗別的地方的能源資源，消耗別的地方的環(huán)境質(zhì)量，來得到你所謂的城市發(fā)展、清潔。
記：我覺得您有很強的懷疑精神，您的學(xué)問做得有點老子說的“恍兮惚兮”的感覺，不確定性非常大。
王：人類認知自然過程本來就是從無知到有知，由不確定趨向于較確定。
記：從科學(xué)原理、科學(xué)實驗上講，您對石油無機成油論是持贊成態(tài)度呢還是否定態(tài)度？
王：早在20世紀70年代初期，我就開始關(guān)注、思考“非生物成因烷烴理論”，相繼開展了有關(guān)非生物成因天然氣的野外考察、實驗室分析測試和理論研究，積累了較豐富的基礎(chǔ)資料，至今已40多年了。
記：對非生物成因油氣這一重大科學(xué)問題，您是如何開展科學(xué)研究工作的呢？
王：根據(jù)對“原始非生物成因烷烴理論”的基本認識和理解，以及由此而拓展的相關(guān)地球科學(xué)問題開展了大量的研究工作。比如，太陽系形成演化和地球原始（前生命）有機質(zhì)的特征、豐度和演化；地球深部甲烷等烴類的熱力學(xué)穩(wěn)定性；地幔流體（氣體）的化學(xué)組成和氧化-還原特征；地球內(nèi)部高溫、高壓和不同氧逸度條件下C-H-O流體體系的組成與演化；地幔脫氣作用與地殼烷烴的賦存狀態(tài)、運移和聚集特征等諸多科學(xué)問題。
記：您這項研究至少可以證明有一部分天然氣是無機成因的？
王：是的。世界眾多地區(qū)的觀察結(jié)果（包括我們的結(jié)果）表明，非生物成因烷烴氣體廣泛存在于眾多地質(zhì)環(huán)境中，但能否形成有商業(yè)價值的天然氣藏，是廣泛關(guān)注和引發(fā)爭論的焦點。我們同大慶油田的郭占謙教授自上世紀90年代開始，并持續(xù)至今的合作研究成果，表明非生物成因烷烴能夠聚集形成商業(yè)天然氣藏。可以說，中國松遼盆地非生物成因天然氣藏的發(fā)現(xiàn)和確證，為研究和尋找非生物成因天然氣資源，提供了一個典型實例。
記：天然氣的無機成因說我看學(xué)術(shù)界好像基本上達成共識了。
王：非生物成因石油和天然氣能否成為油氣資源，這是世界學(xué)術(shù)界和油氣勘探部門爭論逾百年的科學(xué)難題。要達成“共識”，尚為時過早，也許會永遠如此。不過雖爭論不休，但也不斷取得了諸多重要進展，對此理論的關(guān)注已波及諸多學(xué)科領(lǐng)域。
記：您覺得什么原因?qū)е略诳碧介_發(fā)這個實踐中，對非生物成因油氣學(xué)說重視不夠？
王：事實上對有機成因論的不斷深入研究亦重視不夠。如，我們前面所談及的非常規(guī)天然氣（深層天然氣、煤層氣、致密巖氣、水溶氣、天然氣水合物等）。
記：您在中科院蘭州地質(zhì)所工作，這個所原來的主要研究方向是什么？
王：早年主要研究陸相生油理論及其在勘探實踐中的應(yīng)用，上個世紀60年代至今主要研究天然氣成因理論及其在勘探實踐中的應(yīng)用。
記：那你們跟油田聯(lián)系應(yīng)該非常緊密了？
王：是的。通過與油田合作，承擔他們的科研和勘探任務(wù)，我們與諸多油田建立了長期密切的合作關(guān)系。
記：我看過您的簡歷，您當過這個所的所長，在您當所長期間，在您力所能及的范圍之內(nèi)，對改變科學(xué)研究方向、目的和風氣能起多大作用？
王：可以說是無能為力。因為涉及傳統(tǒng)觀念和理論的強有力約束，也涉及科研任務(wù)、科研經(jīng)費、甚至科研人員升職、工資、就業(yè)等社會環(huán)境因素的制約。
就非生物成因氣研究而言，探索性太強、爭論太大，讓學(xué)生介入的風險自然就很大，因此，我基本不讓他們參與其中。僅讓他們知道我在干什么，或參與野外考察采樣，做些實驗分析等。
我的學(xué)生進來后，我首先要考慮的是他們自身的興趣和愛好，特別是畢業(yè)后的就業(yè)問題。在這種背景下，幫助他們選擇和確定研究方向和選題，通常是給他們半年左右的時間查閱國內(nèi)外文獻，根據(jù)選題寫出綜合評述報告和研究方案。要求他們不要羅列文獻，而是要有自己的觀點，凝練出學(xué)位論文要解決的科學(xué)問題。這樣一來他們對自己如何完成學(xué)位論文已心中有數(shù)，他們所了解和掌握的相關(guān)知識已遠勝于我。在完成學(xué)位論文中，他們既有興趣又有信心，我也樂得輕松、省事。
記：那您的學(xué)生當中有人接受您的無機成因氣的理論嗎？
