生物燃料制備技術范文
時間：2023-10-25 17:35:00
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篇1
關鍵詞：海藻；生物燃油；能源；減排；
1引言
隨著全球經濟的發展，能源將日趨緊張。傳統能源的迅速減少以及嚴重的污染問題，已經嚴重危害到全球的經濟和環境。我們必須減少對化石資源的依賴，加大可再生能源的開發和利用。目前，生物質能生產主要以農作物為原料，對糧食、耕地、水等資源需求巨大，因為資源供給的限制，難以滿足市場需求。海洋生物質能的開發為解決這一問題提供了出路。
2利用海藻發展生物燃料研究的背景和現狀
生物質能是以生物質為載體，將太陽能以化學能形式貯存其中，能源主要依靠植物的光合作用產生。生物能可以轉化為固態、液態和氣態燃料形式，替代傳統的化石燃料，具有環保和可再生雙重屬性。工程海藻的研究和開發，為生物質能產業提供充足和廉價的原料供給成為可能。
美國從1976年起就啟動了微藻能源研究。目前，美國的科學家已經培育出富油的工程小環藻，這種藻類比自然狀態下微藻的脂質含量提高3至12倍。2006年11月，美國亞利桑那州建立了可與1040兆瓦電廠煙道氣相連接的商業化系統，成功地利用煙道氣的二氧化碳，大規模光合成培養微藻，并將微藻轉化為生物“原油”。2007年，美國啟動“微型曼哈頓計劃”，計劃實現微藻制備生物柴油的工業化。美國能源局計劃在各項技術全面進展的前提下，將微藻產油的成本于2015年降至2至3美元/加侖。
2007年，日本啟動了大型海藻的能源計劃項目，利用馬尾藻生產汽車用乙醇。預計到2020年，栽培面積將達1萬平方公里，每年可收獲6500噸干藻，可以生產約200萬升燃料乙醇，相當于現有日本汽車油耗量的三分之一。
今年，我國微藻能源方向首個國家重點基礎研究發展計劃（“973計劃”）項目“微藻能源規模化制備的科學基礎”，已經正式啟動。該項目將以推動微藻能源規模化制備中核心技術的重大突破為目標，提高微藻能源規模化制備系統中各單元的效率為主線，研究從藻種選育到微藻能源規模化制備系統構建過程中亟待解決的生物學及工程學方面的關鍵科學問題。[1]
3 、海藻作為生物燃油原料的優點
海藻主要包括微藻和大型海藻，海藻的種植可以利用海洋、鹽堿地等不適合糧食作物生產的空間進行生產，這樣避免了傳統生物質能對農業資源的需求。各國研究機構都在運用現代生物技術開發海洋工程微藻，因為海洋微藻本身具備以下特征。一是光合效率高，生長速度快。生長周期短、繁殖快。二是微藻個體小、木素含量低，易粉碎干燥，生產液體燃料所需處理工藝相對簡單，生產成本較低。三是微藻內大量積累脂質，因而可以大量生產生物燃料。四是微藻在生長過程中又可以消耗大量的二氧化碳，能緩解溫室氣體的排放。五是綜合利用價值較高。微藻在制備生物燃油的同時可以開發蝦青素、活性蛋白、不飽和脂肪酸、天然色素、生物肥料等高值產品，以降低微藻產油的成本。[2]
4、我國海藻養殖優勢和存在問題分析
目前，我國擁有世界上最大規模的海藻生產基地，不論是產業規模，還是出口貿易，在世界上都占有舉足輕重的地位。我國海藻養殖業發展較早，并成功的掌握了紫菜、海帶等海藻大規模培養的關鍵技術。在螺旋藻和小球藻等微藻的藻種選育、規模培養和產業化方面取得了大量技術成果，某些技術已經達到國際先進水平。
與國際上其他國家相比，我國在推動藻類能源規模化制備技術上有一定優勢，主要表現為以下幾點：一是我國擁有一定的高水平技術人員和技術儲備，并在人力成本方面具有明顯優勢。二是海藻分類區系、藻種選育和基因工程等領域具備較強的科研力量。三是我國海洋環境富營養化和赤潮比較嚴重,可以通過大規模海藻栽培實現對海洋的生態修復。四是我國在海洋資源方面擁有明顯的區位及環境優勢。[3]
我國在海藻能源開發方面有很多不足之處，概括起來主要表現在以下幾個方面：一是海藻的燃料轉化技術研究投入不足，發展相對滯后。二是實現封閉式光生物反應器的規模化生產方面技術落后。三是我國海藻的栽培局限于近海小規模的試驗場，試驗項目的投入在技術和資金方面與發達國家相比明顯不足。
5、海洋生物質能源發展趨勢的必然性
5、1 發展海洋生物質燃料可以滿足國家戰略需求
我國1993年開始成為石油凈進口國，能源安全已成為國家安全戰略中最重要的一環，能源發展方向不但決定著能源安全，甚至影響到國家安全。同時，新能源工業必然要成為未來能源工業的制高點，誰有更大的競爭優勢，誰就有更多的話語權。
目前，隨著全球氣候惡化，國際上很多領域對碳排放指標提出越來越明確的要求。在航空領域，歐盟去年公布自2012年起對所有抵達或離開歐盟國家的商業航班實施碳排放權配額制度。作為應對策略，德國開始試飛生物燃油的客機，在6個月試驗期間，這架空客A321型客機預計減排二氧化碳1500噸。如果仍然使用傳統燃料，我國民航業為購買碳排放權僅2012年一年需向歐盟支付8億元人民幣。[4]
另外，根據專門機構的數據和預言，按照目前的發展速度，不久的將來碳交易將發展成為全球規模最大的商品交易市場。種種跡象證明，無論是出于環境效益，還是經濟效益，海洋生物質燃料的發展都已經刻不容緩。
5.2 利用海藻發展生物燃料在技術上可行
2006年全球研發海藻生物燃料的企業大約有4家，到2008年已超過50家，我國目前從事海藻生物柴油研發的企業已有5家。2009年6月，《美國生物燃料月刊》預測分析認為，到2014年，海藻生物柴油將達到6.13億升的生產能力，每升的批發價格約為0.34美元。《生物燃料文摘》評論認為，從理論上看，海藻生物柴油的成本會像過去預計電腦的市場成本一樣，很快會降下來。
6關于發展海洋藻類生物質能的幾點建議
結合實際情況，就我國發展海洋藻類生物質能研究領域的資源配置及研究重點提出以下幾點建議。一是從國家層面上設計和制定系統的科技發展路線圖。二是明確關鍵科技問題，開展有針對性的技術攻關。三是開展海洋藻類基礎生物學的研究。四是加快開展具有共性的關鍵技術研究的步伐，突破海洋生物質能產業化的技術瓶頸。五是建立健全海藻環境保護和海藻資源合理有序開發的有關法律法規，制定海藻能源產品的技術標準及相關產業扶持政策，保證海洋生物質能產業得到健康持續的發展。[5]
篇2
高效利用能源主要是針對傳統能源系統而言立足于新技術、新工藝，或者新理念構架的新型的能源利用技術，高效利用能源技術可大大提高了能源的綜合利用效率，有效減少污染的排放。高效利用能源技術主要是指的熱電聯產技術和燃料電池技術。
熱電聯產是既產電又產熱的先進能源利用形式，具有降低能源消耗、提高空氣質量、補充電源、節約城市用地、提高供熱質量、便于綜合利用、改善城市形象、減少安全事故等許多優點，所以世界各國都在大力發展。世界熱電聯產發展呈現許多趨勢，其中，丹麥在熱電聯產綜合利用效率方面超過70％以上。
工業化國家在發展熱電聯產的同時，由于燃料結構向氣體化和非化石礦物化轉化，熱電聯產的規模也越來越小型化，多功能化。這種小型、微型的熱電聯產被國際上稱之為――分布式能源。
分布式能源技術對能源的利用方式與傳統的能源利用存在很大的區別，它不再追求規模效益，而是更加注重資源的合理配置，追求能源利用效率最大化和效能的最優化，充分利用各種資源，就近供電供熱，將中間輸送損耗降至最低。由于小型化和微型化，使能源需求者可以根據自己對于多種能源的不同需求，設置自己的能源系統，調動了終端能源用戶參與提高能源利用效率的努力。分布式能源可以和終端能源用戶的能源需求系統進行協同優化，通過信息技術將供需系統有效銜接，進行多元化的優化整合，在燃氣管網、低壓電網、熱力管網和冷源管網上，以及信息互聯網絡上實現聯機協作，互相支持、互相平衡，構成一個多元化的能源網絡，使能源供應與能源的實際需求更加匹配。對于傳統能源形式，分布式能源毫無疑問是一種新型的能源生產利用形式，是信息時代能源技術的核心。它不僅是一些傳統能源技術的集合，也是全新的能源綜合利用系統。
目前，高效利用能源技術發展的一個重點是“燃料電池”技術。燃料電池的能源利用效率更高，污染更小，理論上燃料電池使用的是氫能，屬于可再生能源。但自然界中可以直接利用的氫根本不存在，制氫需要其他外部能量實現。我國制氫的技術方向是如何利用天然氣、煤氣化、甲醇、乙醇等能源，特別有前途的是利用廢棄在地下煤炭資源進行地下可控氣化再制氫技術。燃料電池不僅可以解決人類發展的電力難題，同時也可以解決對于石油的替代難題。雖然，就燃料電池技術本身應該屬于新能源，但是大多數燃料電池將不會依賴于可再生能源。
熱電聯產和燃料電泄技術等能源高效利用技術都是立足于新技術、新工藝，或者新理念構架的新型的能源利用技術，雖然不是可再生能源，但針對傳統的大規模分離生產的能源系統而言，大大提高了能源的綜合利用效率，有效減少了污染的排放。據專家測算，能源利用效率提高1個百分點，可節省能源費用130多億元。促進能源的合理和高效利用，對我國經濟可持續發展具有深遠的戰略意義。
三低缸三排汽凝汽式汽輪機組熱電聯產裝置
項目簡介：一種三低缸三排汽凝汽式汽輪機組熱電聯產裝置，包括高壓缸、與中壓缸聯體低壓缸、對稱分流式低壓缸、低壓導汽管、程控裝置；在低壓導汽管上并聯接出抽汽供熱支管，在該抽汽供熱支管上設置流量調節裝置，該支管的另一端與熱網相連接；在連通中壓缸與對稱分流式低壓缸的低壓導汽管上設置流量調節裝置；中壓缸出口壓力傳感器其輸出接至程控裝置；安裝有流量分配軟件的程控裝置其輸出接至主蒸汽輸入管路流量調節裝置、抽汽供熱支管流量調節裝置和對稱分流式低壓缸供汽管道流量調節裝置。
意義：本實用新型在不需要供熱時仍保持原有之發電功率、熱耗率等技術經濟指標；而在需要供熱時能立即轉入熱電聯產方式運行，供熱能力相當于一臺135MW超高壓熱電聯產機組或260t/h規模的鍋爐房。
生物質等離子體氣化
項目簡介：該項目研究中提出充分利用熱等離子體提供的高溫、高能量的反應環境，結合生物質自身特點，使氣化過程無焦油形成，同時獲得高品位的化學合成氣。生物質等離子體氣化工藝中，通過調整等離子體氣氛以獲得不同的目的產物。
意義：生物質與廢輪胎、廢塑料等共熱解氣化除得到合適比率的化學合成氣外，還可獲得碳黑為主的副產物，消除了環境污染，提高了資源利用率，也為固體廢棄物的高效潔凈處理提供了新的途徑，具有較好的經濟效益和社會效益。
應用熱力學定律分析技術降低制藥生產能耗
項目簡介：不斷應用熱力學定律分析制藥生產過程中耗能狀況，深入開展了許多技術節能工作。以技術創新為切入點，以新思維優先考慮重點用能單位及設備的技術改造。主要手段如下：按質用能，節約蒸汽20%；一次將能源用好，盡量減少回收；減少重復加熱、重復冷卻過程；依靠儀器儀表測試并應用熱力學的計算分析對產品用能進行系統分析，繼續深入發現節能潛力；梯級利用能源，實現能源的綜合利用。如：多效蒸發器，多效蒸餾水機運用等；不斷開發和利用節能新技術，如：采用鍋爐分層燃燒技術，膜分離設備，氣升式發酵罐、短程（分子）蒸餾器等。
意義：該項目將熱力學與制藥工藝相結合，通過熱平衡和分析，實施按質用能和遞階使用，取得了較大的節能、環保和經濟效益。
超低焦油秸稈高效制氣技術
項目簡介：該技術是以秸稈為主要原料，采用先進的低倍率低速循環流化床氣化技術和雙層催化裂化爐，通過特定的流場組織和多級進料、組合進氣方式，在氣化介質和特殊催化劑（鈣鎂復合催化劑）作用下，在特殊的工藝流程內進行催化氣化反應制取超低焦油燃氣，其凈化過程具有用水量極少，并從生活垃圾中獲得的高活性焦炭基材料作為過濾干燥介質等特點。意義：該項目在國內處于領先水平，提高了傳統氣化爐產氣效率和燃氣品質，大大降低了燃氣中焦油含量，減少了廢水的排放和焦油對環境的污染，充分利用農村農林廢棄物，避免了其露天放置對環境的污染。
錐形流化床生物質氣化技術
項目簡介：該項目針對目前國內生物質氣化發電、供熱、供氣存在的原料適應范圍窄、燃氣焦油含量高、自動化程度低、適用松散型物料的氣化發電設備和系統等問題，開發錐形流化床生物質氣化發電供熱、供氣機技術產業化為目標，研制生物質氣化裝置與氣體發電機組成的系列生物質氣化發電系統。
意義：降低燃氣中的焦油含量；生物質氣化系統的操作彈性試驗；提高生物質氣燃氣熱值。
燃氫蒸汽鍋爐科研開發
項目簡介：本實用新型設計了一種燃氫蒸汽鍋爐，包括殼體、設有耐火襯里的燃燒室、對流室、花隔板、換熱火管、水分布器、下降水管和氫氣燃燒構件。殼體為豎式的塔體，對流室設置在塔體上部，燃燒室設置在塔體下部，花隔板設置在對流室的頂端和底端，換熱水管設置在燃燒室中，換熱火管設置在對流室中，氫氣燃燒構件設置在殼體底部的燃燒室中，氫氣燃燒構件包括擴散式外混燒嘴，本實用新型的燃氫蒸汽鍋爐，采用豎式，爐膛內無死角，對流部分采用單程換熱，煙氣流動通暢，流動阻力小，可避免未燃燒的氫氣積聚，產生爆炸。
意義：采用擴散式外混燒嘴，可有效防止回火，并在對流室上部和燃燒室下部設有防爆門，防爆面積大，安全可靠。
熱電聯產系統
項目簡介：本項目熱電聯產系統包括將由引擎回收的廢熱供應至壓縮機的吸入單元側的廢熱供應熱交換器。因而，本項目具有能夠最大化廢熱的利用率的優點。此外，所述熱電聯產系統使用壓縮比為1.5~2.5的低壓縮變頻式壓縮機，其壓縮比低于現有技術。
意義：本項目能夠更大程度地利用由廢熱供應熱交換器供應的廢熱，從而其具有能夠最大化熱電聯產系統的效率的優點。由于壓縮機的吸入單元與排出單元之間的壓差變小，因此本項目還具有能夠防止損壞壓縮機以及能夠節約能耗的優點。
生物質高效轉化與利用
項目簡介：該項目從分子結構和聚集態結構不同層次出發，通過多學科交叉和多種高新技術集成，創立經濟合理的生物質燃料氫氣和柴油的新工藝流程，為生物質資源高效利用探索出切實可行的新途徑。通過應用化學工程與生物工程技術相結合，建立“生物質能源（氫氣）”新途徑；篩選和優化到高效產氫氣菌；提出了生物質制備柴油三個關鍵技術問題。
意義：強化基礎研究與工程研究的密切配合，大幅度降低綜合生產成本；開發出生物質高效制備氫氣的新途徑，降低生產成本；高效綜合利用發酵剩余物質，使之資源化。開展本項目研究的現實意義和長遠意義均十分重大。
SLQ-300型空氣鼓風常壓流化床生物質氣化成套設備
項目簡介：技術原理為：鼓入氣化器的適量空氣經布風系統均勻分布后，將床料流化，合適粒度的生物質原料送入氣化器并與高溫慶料迅速混合，在布風器以上的一定空間內激烈翻滾，在常壓條件下迅速完成干燥、熱解、燃燒及氣化反應過程，從而生產出低熱值燃氣。排出氣化器的熱燃氣再依次通過由干式旋負除塵器、沖擊式水除塵器、旋風水膜凈化器、多級水噴淋凈化器、焦油分離器和過濾器等組成的凈化系統，被冷卻凈化為符合使用要求的干凈冷燃氣以供不同用戶使用。
意義：該項目研制開發的新型生物質氣化系統，即空氣鼓風常壓流化床生物質氣化系統，可生產低熱值生物質燃氣，用于鄉鎮居民炊事與生活、工副業生產及發電。
超低焦油秸稈高效制氣技術
項目簡介：該技術是以秸稈為主要原料，采用先進的低倍率低速循環流化床氣化技術和雙層催化裂化爐，通過特定的流場組織和多級進料、組合進氣方式，在氣化介質和特殊催化劑（鈣鎂復合催化劑）作用下，在特殊的工藝流程內進行催化氣化反應制取超低焦油燃氣，其凈化過程具有用水量極少，并從生活垃圾中獲得的高活性焦炭基材料作為過濾干燥介質等特點。該技術在國內處于領先水平，提高了傳統氣化爐產氣效率和燃氣品質，大大降低了燃氣中焦油含量，減少了廢水的排放和焦油對環境的污染。
意義：充分利用農村農林廢棄物，避免了其露天放置對環境的污染，解決了部分勞動力就業。
分布式高純度氫氣生產裝置
項目簡介：適應氫經濟及燃料電池行業的迅猛發展，研發生產分布式高純度氫氣生產裝置。反應器采用流化床天然氣水蒸氣重整反應器，氫氣提純采用鈀膜。該裝置與氫氣壓縮機相配套，形成現場生產式汽車加氫站的主要設備；與PEM燃料電池相配套，形成分布式天然氣發電裝置作為可靠的備用電源。
意義：該項目還可在食用油加工，電子，金屬煉制，浮法玻璃生產，金屬的一次，二次加工中廣泛應用。
分布式可編程能源系統及其利用方法
項目簡介：一種分布式可編程能源系統及其利用方法，它包含分布在n個電能源使用地的能源發生地、分布在各能源發生地的能源轉化及貯存裝置和可編程逆變器組成的用戶終端設備、連接 m個用戶終端設備的局域電力網、對用戶終端設備進行組態、編程控制和管理的L個編程控制中心、連接用戶終端設備和編程控制中心的遠程數據傳輸網絡。該系統可以綜合利用各種能源，通過可遠程下載控制程序的用戶終端設備將分布式的能源就地轉化成各種電源。不需要投資巨大、損耗巨大的遠程輸配電系統，需要傳輸的只是數據。
意義：本項目將大大提高可利用能源的利用率，并大大降低能源使用成本，促進用電設備的標準化，使電力的轉化和控制更精確、更專業化，亦解決了電能即用即發的問題。
高效節能回風式取暖爐
項目簡介：高效節能回風式取暖爐以煤炭為燃料，比普通回風式取暖爐熱效率高，熱利用效率提高近一倍。具有購置費低，安裝簡單，使用方便，經濟實用，取暖時可以同時燒開水，煮飯，炒菜，“吃火鍋”等，我國南方的貴州、四川、重慶、云南、湖南、湖北、廣西等省市無集中供暖的城鄉家庭，及城鎮小餐飲店、小酒樓、小商鋪等可作室內取暖及餐飲爐具。 高效節能回風式取暖爐主要由金屬外套、內套、吸熱翅片及內筒等部件構成的高效節能換熱體爐身，爐膽、及爐面板、灰箱、煙道等組成。生爐后,由爐膽內煤炭燃燒產出的熱能除小量經爐面板、煙道向外輻射外，大量的熱能經高效換熱體內筒、吸熱翅片、內套壁吸收和傳導后，經外壁迅速向外輻射，以達到加熱周圍空氣，滿足室溫需求。
意義：由于爐膽和爐身的蓄能保溫作用，熱能在爐體內的存留時間相對延長，煤炭在爐內燃燒更充分，促進爐膛內溫度進一步升高，爐口火力加強，出煙口不再有黑煙排出，下落灰渣也明顯減少，灰渣內碳含量明顯少，降低了有害氣體和煙塵向大氣中的排放量。煤炭在爐膛內燃燒時間延長，充分，爐膛內溫度高。
再生氫氧燃料電池研制
項目簡介：該項目進行了RFC催化劑制備技術研究，對催化劑的活性、催化劑的組成及粒徑分布進行了分析，建立了催化劑的制備方法；研究了質子交換膜燃料電池（PEMFC）和固體電解質（SPE）水電解的膜電極三合一組件的制備方法及制作過程，建立了膜電極的制備工藝，分析了電極結構、組分、含量及制作工藝對PEMFC和SPE水電解性能的影響；進行了可逆式質子交換膜燃料電池雙效膜電極結構的探索研究；成功設計了綜合式百瓦級RFC電池組及運行系統。
意義：該系統為我國第一臺再生燃料電池系統，為千瓦級的再行燃料電池系統打下基礎。
直接醇類燃料電池研究
項目簡介：本項目研究與開發直接甲醇燃料電池(DMFC)所用的電催化劑、廉價的聚合物電解質膜等關鍵材料和多孔電極、膜電極集合體(MEA)、電池、電池組的制備集成等核心技術。在鉑系電催化劑基礎上深入研究材料的結構與性能關系，提高電催化劑的催化活性、減少電極中貴金屬的含量，增強催化劑抗CO毒化能力，降低燃料甲醇從陽極向陰極的滲透率，改善電子、質子電導率，增強催化層與電解質膜的結合力，提高電池性能、穩定性和使用壽命。
意義：直接甲醇燃料電池(DMFC)是直接將燃料(甲醇)和氧化劑(氧氣或空氣)的化學能轉化為電能的一種電化學反應裝置。在國防通訊、家用電器、傳感器件諸多領域具有廣闊的應用前景，現已成為國際上燃料電池的研究熱點之一。
質子交換膜燃料電池
項目簡介：燃料電池是一種效率高、節能、環境友好的綠色動力源，被譽為21世紀上葉的全球經濟原動力，中科院大連化學物理研究所研制、開發的5kW～10kW質子交換膜燃料電池組，其結構、部件和放大工藝已形成了具有自主和成套的知識產權，申請了25件國家發明專利，并擁有多項專有技術。該質子交換膜燃料電池組，具有體積小、功率大、運行穩定時間長等特點，單節電池連續穩定運行已達到1000小時以上，性能指標已達到國外同類產品水平，該電池組件無污染，無噪聲，是國際上最理想的環保衛士之一。廣闊應用于固定電站、電動車、軍用特種電源、可移動電源等方面，尤其是電動車的最佳驅動電源。它已成功地用于載人的公共汽車和奔馳轎車上。
意義：所研制開發成功的薄金屬雙極板額定功率為5kW～10kW電池組屬世界首創，電池組性能已達到國際先進水平，部分技術已達到國際領先水平。
燃料電池混合動力系統試驗臺
項目簡介：本項目主要研究燃料電池汽車動力系統的研發方法，從而建成一個試驗研究平臺，該試驗臺能進行燃料電池混合動力系統及其零部件性能測試，能評價動力系統對整車運行環境和道路阻力的適應性。創新點包括用動態測功機為燃料電池混合動力系統提供整車道路阻力特性相似的負載，構建與整車基本相同的電磁環境，分層同步測試從零部件到動力系統以及整車的性能，測試參數準確齊全，實現了在強電和強電磁環境中安全使用大量高壓氫氣，研發出燃料電池模擬裝置，節省了研發成本。
意義：研究推出了我國第一臺燃料電池城市客車用燃料電池混合動力系統，在燃料電池混合動力系統測試方法、電磁兼容性、強電磁干擾環境中的動力系統數據采集和控制等前沿領域的創新和經驗對學科發展起到了促進作用。
直接醇類燃料電池研究
項目簡介：直接甲醇燃料電池(DMFC)是直接將燃料(甲醇)和氧化劑(氧氣或空氣)的化學能轉化為電能的一種電化學反應裝置。在國防通訊、家用電器、傳感器件諸多領域具有廣闊的應用前景，現已成為國際上燃料電池的研究熱點之一。本項目研究與開發直接甲醇燃料電池(DMFC)所用的電催化劑、廉價的聚合物電解質膜等關鍵材料和多孔電極、膜電極集合體(MEA)、電池、電池組的制備集成等核心技術。
意義：在鉑系電催化劑基礎上深入研究材料的結構與性能關系，提高電催化劑的催化活性、減少電極中貴金屬的含量，增強催化劑抗CO毒化能力，降低燃料甲醇從陽極向陰極的滲透率，改善電子、質子電導率，增強催化層與電解質膜的結合力，提高電池性能、穩定性和使用壽命。
直接醇類燃料電池微電源系統
項目簡介：“直接醇類燃料電池微電源系統研究”通過中科院高技術研究與發展局組織的驗收。專家組一致認為：該項目在電催化劑、阻醇電解質膜等關鍵材料制備、新型多層復合電極和有序化膜電極（MEA）等核心技術、筆記本電腦用直接醇類燃料電池（DAFC）微電源系統集成三方面取得了重要進展，電池性能達到國內領先、國際先進水平。
意義：申請了8項我國和5項國外發明專利，取得了具有創新性和自主知識產權的成果，達到并部分超過合同規定的技術指標。
大型生物質氣化發電系統
項目簡介：開發了適合于我國國情的生物質中小型氣化發電系統,采用循環流化床氣化爐和多級氣體凈化裝置,配置多臺200-400KW的單氣體燃料內燃發電機組,用谷殼,木屑,稻草等多種生物質作原料,可以在不同的負荷下運行。氣化發電系統燃氣值在5.02～6.27MJ/m 之間,系統發電效率達16%～25%,發電參數正常穩定。由于系統簡單,單位投資約3500～5000元/KW,運行成本約0.25元/KW.h,經濟性好；采用多種廢水處理方法,廢水可以循環使用,不造成二次污染,能滿足工廠企業用電要求或上網,取得顯著的經濟效益和社會效益。該生物質氣化發電技術應用范圍廣,靈活性好,根據用戶不同需要,發電規模可選擇在200-5000KW之間。用于處理,碾米廠的谷殼,家具廠,人造板廠垢木屑,邊角料,樹皮,為工廠提供電力,也適用于處理林場及農場的枝椏材,農村秸桿,棉花桿,稻草,稻殼等,為缺電農村地區和企業供電。
意義：由于該項目屬于環保技術,對消除污染,減少C02的排放有重要的意義,有條件銷售國家政府的相關優惠政策,有很好的市場前景和巨大的推廣潛力。
氫能材料及其應用研究
項目簡介：在非晶合金的制備方面，研究了制備工藝參數對合金的形成、組織結構等方面的影響規律，首次觀察到了機械研磨過程中MgZNi相的fcC轉變，計算了二元及三元鎂基非晶合金的形成范圍；開發具有自主知識產權和優良性能價格比的系列合金，開發的AB2型貯氫合金其電化學容量達350mAh/g,AB5型合金其容量為310mAh/g；進行了表面微型包覆處理提高合金電極循環壽命、改善材料活化性能的研究工作。
意義：本項目研究的技術內容適用于民用二次電池、船用二次電池以及為燃料電池提供氫源的貯氫罐等方面的研究開發。
百瓦級質子交換膜燃料電池堆的研制
項目簡介：采用陰極面貫通式結構雙極板，以常壓空氣作為氧化劑，依靠風機為電池提供氧源，同時利用空氣的流動排走了電池所產生的廢熱和陰極所生成的水。對陽極進行了自增濕處理，以自增濕膜電極取代外增濕系統，以減小除去增濕系統給電堆帶來的不足。氫氣的流道采用密閉系統，并通過控制系統控制電磁閥定時排放廢氣，氫氣的利用率得到極大的提高。采用電流和電壓傳感器來檢測電池堆運行時的電流、電壓以及各單電池的電壓，采用溫度傳感器檢測電堆的溫度，通過這些來監控并確保電堆的正常穩定運行。
意義：所研制開發的百瓦級氫空PEMFC除可用做電動自行車、電動輪椅車或電動滑板車的動力源之外，電池堆的輸出功率適當放大即可用作電動摩托車、電動割草機等的動力電源和家庭小型發電站等分散能源系統，而電池堆的輸出功率適當縮小則可作為手提電腦、攝放相機、電動工具等的動力電源。
便攜式質子交換膜燃料電池
項目簡介：質子交換膜燃料電池（PEMFC）采用固體聚合物(質子交換膜)為電解質，通過電化學反應把儲存在氫氣和氧氣（空氣）內的化學能直接轉化為電能，并產生水和熱。具有發電效率高、能量密度和功率密度大，噪音低，不產生環境污染物等優點。項目研制的便攜式質子交換膜燃料電池可以廣泛應用于電動自行車，殘疾人電動助力車，電動摩托車，備用電源，移動通訊電源，以及軍隊的單兵電源，通訊報務電源和車載電源等。
意義：代替目前蓄電池和汽油發電機，提高工作時間，增大隱蔽性等。
發酵沼氣燃料電池廢水深度處理研究
項目簡介：該研究采用臭氧氧化法和生物活性炭法處理發酵沼氣燃料電池廢水。臭氧對脫色、殺菌、去除難降解有機物、氨氮都有顯著效果；生物活性炭法對難降解有機物和氨氮有良好的去除作用，可獲得高質量的出水。我們通過對臭氧氧化法和生物活性炭法處理性能、投資成本及運行費用的實驗論證和分析類比，確定了一種適合發酵沼氣燃料電池廢水的最佳處理方法。研究成果可以徹底實現豬場廢物的資源化、無害化和減量化。
意義：該成果不僅在畜牧行業將得以成功的應用，且能推廣到食品、紡織等行業的高濃度有機廢水的處理，具有廣泛的應用價值。
百瓦級質子交換膜燃料電池堆的研制
項目簡介：采用陰極面貫通式結構雙極板，以常壓空氣作為氧化劑，依靠風機為電池提供氧源，同時利用空氣的流動排走了電池所產生的廢熱和陰極所生成的水。對陽極進行了自增濕處理，以自增濕膜電極取代外增濕系統，以減小除去增濕系統給電堆帶來的不足。氫氣的流道采用密閉系統，并通過控制系統控制電磁閥定時排放廢氣，氫氣的利用率得到極大的提高。采用電流和電壓傳感器來檢測電池堆運行時的電流、電壓以及各單電池的電壓，采用溫度傳感器檢測電堆的溫度，通過這些來監控并確保電堆的正常穩定運行。
意義：所研制開發的百瓦級氫空PEMFC除可用做電動自行車、電動輪椅車或電動滑板車的動力源之外，電池堆的輸出功率適當放大即可用作電動摩托車、電動割草機等的動力電源和家庭小型發電站等分散能源系統，而電池堆的輸出功率適當縮小則可作為手提電腦、攝放相機、電動工具等的動力電源。
固體氧化物燃料電池關鍵材料
項目簡介：固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種高效潔凈的發電技術，它的應用屬于能源科技領域。SOFC以材料科學技術為基礎，其關鍵技術屬于材料科學技術領域。其中，氧化鋯固體電解質材料、Fe-Cr合金連接體材料和玻璃陶瓷封接材料及其相對應的材料制備技術是核心。
意義：以這些材料為基礎制備的SOFC具有高功率和高能源轉換效率(熱電聯供效率為60－80%)，環境友好（極少排放溫室氣體）等特性。
直接甲烷中溫固體氧化物燃料電池陽極材料和電池組的研制
篇3
在生產混凝土超塑化劑聚磺化萘甲醛的過程中,水污染嚴重,而且在半固體的濾餅中含有大量的最終產品,為了降低污染,減少浪費,生產企業采取了一系列措施,包括:過濾過程中滯留水的回用,反應器洗滌水的循環利用,高壓泵采用閉環冷卻系統,控制原料、產品和水的跑冒滴漏,充分利用固體廢物中的最終產品等。經過工藝路線改進,實現了清潔生產,提高了經濟效益[29]。清潔的反應體系反應體系對反應十分重要,以超臨界CO2、近臨界水、高溫液態水和離子液體等作為清潔生產的反應體系,可以獲得良好的反應效果。徐明仙等[30]在超臨界CO2中進行水楊酸合成,CO2既作為溶劑,又作為反應物,成為合成水楊酸的綠色原料。朱憲等[31]利用臨界水作為反應介質,提取黃姜中的薯蕷皂苷,發現其可以克服傳統水解法需要加堿中和、水消耗大和環境污染嚴重等缺點。張輝等[32]利用超臨界水氧化法與非色散紅外法相結合測水質中有機碳含量,發現其反應快,氧化徹底,檢測結果準確。Lv等[33]利用高溫液態水的特性水解生物質資源生產化工原料,如木糖水解等,具有較好的效果。離子液體作為一類新型綠色反應介質,不僅可替代傳統有機溶劑或酸堿用作化工反應和分離的新介質,而且具有作為新型磁性材料、納微結構功能材料、材料、航空航天推進劑等的潛力[34]。磁性功能化離子液體具有液程寬、蒸氣壓低、溶解能力強等特性[35],在有機合成中可作為溶劑兼催化劑和模板劑,具有產物易分離、可回收重復使用等優點。超常規反應技術由于人們對物質狀態和反應過程的認識有限,對物質的利用主要基于其正常狀態下的物性。隨著人們對各種物質處于不同極限狀態的特性的研究,化學反應過程在極限狀態下的特性受到化工界的廣泛關注,于是各種超常規狀態的技術不斷涌現,如超臨界流體技術、超重力技術等。超臨界流體技術超臨界流體指的是處于臨界點以上溫度和壓力區域下的流體,在臨界點附近會出現物性急劇變化的現象。利用流體超臨界狀態特性的技術稱為超臨界流體技術,如超臨界法制備微粒技術和超臨界流體萃取技術等。利用超臨界法制備微粒技術有超臨界溶液快速膨脹法、超臨界輔助霧化法和超臨界反溶劑法等。采用超臨界法制備微粒,與常規的機械加工法、重結晶法、冷凍干燥法和噴霧干燥法相比,制備的微粒粒徑較小,粒徑分布均勻,而且解決了有機溶劑殘留等問題,具有綠色環保的特點[36]。超臨界技術是未來大規模制生物燃料的理想方法,特別是用于廢油和脂肪制取生物柴油。
與傳統的生物燃料生產方法相比,超臨界流體技術具有反應快、生產率高、易于連續操作、而且不需要催化劑等優勢,但操作壓力和溫度高,材料成本高,難以推廣應用[37]。超臨界流體萃取技術是利用處于臨界壓力和臨界溫度以上的流體所具有的超常規的溶解能力而發展起來的化工分離技術。與其它分離技術相比,超臨界流體萃取技術具有適用性廣、效率高、所得產品無毒無殘留等優點,是一種典型的綠色化工分離技術。超臨界流體萃取技術在處理常規法難以處理的廢水中的有機物和高分子材料等方面具有顯著的優越性,在污染治理方面可以發揮重要作用[38]。超重力技術在超重力環境下的物理和化學變化過程的應用技術叫超重力技術。與傳統塔器相比,在超重力環境下,微觀混合和傳質過程得到高度強化,因此超重力技術的研究和應用得到了廣泛的關注[39]。超重力技術在分離方面的工業應用比較廣泛,如超重力脫氧技術、超重力脫硫技術和超重力脫揮技術等[40]。超重力技術在反應中的應用也比較多,如納米材料的制備以及在精餾分離和快速反應過程中的應用等[41]。浙江工業大學研發的折流式超重力場旋轉床已實現工業應用,與傳統的塔器設備相比,該設備高度降低1~2個數量級,可節省場地和材料[42]。其它超常狀態技術除超臨界流體技術和超重力技術外,還有其它極限技術,如超高溫技術、超高壓技術、超真空技術、超低溫技術等。隨著高科技的迅速發展,這超些常規技術在化工領域的研究和應用將越來越多[43]。催化技術催化技術是化學工業實現清潔生產的主要方法。在有機化工中,為了得到盡可能多的目標產品,減少副產品和廢物,除了采用合適的工藝設備和工藝線路外,非常重要的是采用高效環保的催化劑,如利用酶催化劑、手性催化劑和仿生催化劑等。酶是一種高效催化劑,催化選擇性極高,無副反應,便于過程控制和產品分離。科學家們研究發現2-羥基異丁酰-CoA的酶可以將直鏈C4化合物轉化成支鏈,作為甲基丙烯酸甲酯前體,這意味著在常規的化學路線基礎上有可能會延伸出一條新型的生化法工藝路線[44]。人們在利用酶催化劑時,也在探索研究模擬酶催化劑,如將分子印跡法應用于聚合物模擬酶催化劑的設計合成中,制備的模擬酶催化劑具有抗惡劣環境、高穩定、長壽命等特點[45]。在天然酶催化劑和人造催化劑之間有許多相似的地方,如果能將固體催化劑堅固耐用、容易與產品分離、耐高溫等特點與酶催化劑活性高、變構效應好、選擇性控制精度高的特點結合,合成兼具固體催化劑和酶催化劑兩者優點于一體的催化劑,則化學反應中的清潔生產又將有進一步的突破[46]。在化學工業中,特別是精細化工中,除了催化劑化學選擇性外,催化劑區位選擇性、立體選擇性和對映體選擇性具有非常重要的作用[47],如不對稱加氫反應催化劑。目前,不對稱加氫多相手性催化劑主要有固定化的均相手性催化劑、手性小分子修飾的多相催化劑和以天然高分子為手性源制備的多相催化劑等[48]。生物界有許多高效催化反應,人們可以根據生物界的反應特點研制仿生催化劑,提高催化效率。葉長英等[49]根據生物表面具有多層次微米和納米復合結構,以便最大限度地捕獲光子進行光合作用的特點,采用模板-超聲-水熱法制備仿生界面結構的二氧化鈦催化劑微球,應用于苯酚光催化降解,發現其具有良好的催化能力,而且在實際工程應用中易沉降分離,有利于光催化技術在實際工業廢水處理中的應用。
化工設備技術隨著化工工藝的進步和發展以及環保要求的不斷提高,化工設備技術也不斷發展和完善。目前,化工設備逐漸專業化、系列化,并朝著大型化、微型化和智能化方向發展。化工設備向大型化、精密化、一體化、成套化和采用先進控制技術方向發展[50]。其中換熱器趨向大型化,并向低溫差和低壓力損失的方向發展,壓縮機向超高壓方向發展,化工流程泵向超低溫方向發展等。與設備大型化發展相反,化工設備的另一個發展方向是朝著小型化和微型化方向發展。微反應器技術是把化學反應控制在盡量微小的空間內,化學反應空間的數量級一般為微米甚至納米,化學反應速率快,轉化率和收率高,并能解決強腐蝕、易爆、高能耗、高溶劑消耗和高污染排放等問題,具有清潔生產工藝的特點,在化學合成、化學動力學研究和工藝開發等領域具有廣闊的應用前景[51]。目前已有微反應器用于工業化生產,產量可達幾十噸到幾千噸[52]。隨著信息化與工業化不斷融合,化工生產系統逐漸智能化。化工設備的智能化包括兩個方面:一是設備控制的智能化;二是設備設計的智能化[53]。設備智能化是提高產品質量、產量,提高能源利用率以及滿足環境要求的重要方向。清潔能源現在化學工業的供能主要來自石油和煤炭,這兩種能源在消耗過程中都會產生大量的污染,而且石油和煤炭在開采過程中也會對環境造成破壞。面對國際國內節能減排的重壓,使用清潔能源是發展的必然趨勢。為了降低對環境造成的污染,人們努力開發清潔的能源技術,包括利用太陽能、風能、地熱等。但開發和利用這些清潔能源技術并不一定清潔[54],因為盡管清潔能源利用時對環境無污染或少污染,但從整個生命周期來看,清潔能源的開發和使用實際上需要從其它環節獲取資源或者將污染轉移到其環節。生物燃料是一種比較清潔的燃料,是柴油發動機等的理想替代燃料。目前先進的生物質燃料生產技術有超臨界流體技術,包括采用酯交換反應利用植物油生產生物柴油、通過生物質氣化和生物質液化制取生物油。但目前生物燃料生產的成本比較高,難以推廣應用[37]。目前,國內外有關清潔能源的研究熱點除了核能、太陽能、水能、風能和生物質能外,還有常規天然氣和非常規天然氣。天然氣是一種清潔能源,但隨著常規天然氣資源的逐漸減少,開發難度不斷加大,以頁巖氣、煤層氣為主的非常規天然氣將成為研究和開發的熱點[55]。我國第一部《頁巖氣發展規劃(2011—2015)》提出,到2015年,頁巖氣將初步實現規模化生產,產量將達到65億立方米/年,到2020年,產量最高達到1000億立方米。雖然頁巖氣等非常規天然氣開發已是大勢所趨,但伴隨著開發的熱潮,開采技術制約、開采過程中的環境污染和破壞、初期投入大、開發成本高、回報周期長等方面仍面臨爭議。但毋庸置疑,隨著技術進步和能源安全問題的日益凸顯,非常規天然氣在未來化工領域中的應用還是非常有前景的。盡管關于清潔能源的開發與利用的研究很多,但在化工領域中利用清潔能源取代化石能源的還極其有限,有關取代技術需要進一步研究。為推進燃煤工業鍋爐清潔燃料替代,加強工業鍋爐的節能減排,上海市為天然氣優化替代燃煤提出菜單式的技術指導以及余熱深度利用技術,開發生物質氣化氣部分替代燃煤的混燒技術,為清潔能源替代專項工作提供支撐[56]。劉超等[57]嘗試利用清潔的可再生能源代替化石能源為冶金生產提供能量支持,提出“風光互補非碳冶金”,以減少碳排放。通過研究,解決清潔能源利用技術與鋼鐵冶金技術相融問題,最終確立的系統單元之間,基本滿足了能量的協調匹配,能夠獲得1600℃以上的冶煉高溫。這種鋼鐵冶煉中的“風光互補”思路為化工企業中利用清潔能源代替化石能源提供了借鑒作用。
研究熱點
篇4
SOFC技術成果顯著
由于SOFC的運行溫度使得燃料的內部重整成為可能，其不僅可以使用純氫燃料，還可直接使用氫氣、烴類(甲烷)、甲醇等作燃料，而不必使用貴金屬作催化劑；避免了中、低溫燃料電池的酸堿電解質或熔鹽電解質的腐蝕及封接問題；能提供高質余熱，實現熱電聯產，燃料利用率高，能量利用率高達80％左右，是一種清潔高效的能源系統；其采用陶瓷材料作電解質、陰極和陽極，具有全固態結構，加快了電池的反應進行，還可以實現多種碳氫燃料氣體的內部還原，簡化了設備。利用煤氣發電的SOFC未來實現大型化系統后，可望顯著地提高火力發電效率，節能減排；利用天然氣重整發電的分布式或家庭用熱電聯供系統可望在智能電網中發揮重要的作用，確保電力供應的安全與穩定；利用生物質氣發電的SOFC可望繞過生物質利用中的收集瓶頸，為廣大農村提供優質的能源。
據王紹榮研究員介紹，長期以來，困擾SOFC技術研發的主要問題是高溫密封、冷熱循環、部件材料的成本、電池堆的壽命、以及系統集成技術等問題。問題的解決既需要科研人員的努力、也需要國家和社會給以廣泛支持和投入。截至目前為止，我國對SOFC技術的投入主要來自于政府部門，特別是國家科技部和中國科學院白“九五”以來持續支持了SOFC的關鍵材料、關鍵技術研究，有力地推動了該技術的發展并取得了 批令人鼓舞的成果。但是、也應該看到我國對SOFC技術的投入比起西方發達國家的投入還遠遠不夠；即便是國內橫向比較，對SOFC技術的投入比起對其它相關能源技術的投八也差距甚大。這樣的不平衡直接導致了SOFC技術的研發進展相對緩慢，與其重要性很不相稱
SOFC研究新進展
中國科學院上海硅酸鹽研究所長期以來研究具有自主知識產權的多層流延共燒結法制備SOFC單電池的技術，其主要特點是燒結次數少、成本低、成品率高。王紹榮介紹說，自2004年在國內率先實現了面積大于10×10cm2的陽極支撐型電解質復合膜以來，經過十幾代更新與改良，目前，已經實現了面積大于20×20cm2的陽極支撐型電池的小批量制備。該核心產品具有強度高、完全平整、功率密度穩定可靠、衰減率低的優點。
在密封材料方面，上海硅酸鹽研究所探索了一系列不同膨脹系數的玻璃和玻璃陶瓷材料，解決了電池組件熱膨脹系數匹配問題，和密封的成功率問題，成功實現了電池堆7次以上的冷熱循環(室溫～750℃)。更加可喜的是，2010年下半年的努力使得他們的電池堆已經克服了冷熱循環后的功率衰減問題；長期穩定運行的電池堆在春節“休息”以后重新出發，而性能不變。
在雙極連接板方面，上海硅酸鹽研究所不僅對氣道和密封結構進行了成功的設計，而且攻克了等離子噴涂法制備合金抗高溫氧化涂層的技術關鍵。這對保障電堆的壽命起到了十分關鍵的作用。同時，針對電池堆內部流場優化的難題，該團隊開發了一種方法，布置測溫點陣，可以直接測得電池兩極的溫度分布，改變了長期以來國際國內對此問題只能采用計算機模擬計算的格局。
上海硅酸鹽研究所是國內首家成功運行數百瓦級高、中溫平板型固體氧化物燃料電池堆的單位，在電池堆設計、控制、運行等方面積累了豐富的經驗。利用自主制備的大面積電池搭建的電池堆在750℃下最大功率達到了1.5kW。考察過的最長運行時間超過1500小時。衰減率小于3％／1000h。
篇5
陶瓷膜也稱CT膜，是固態膜的一種，最早由日本的大日本印刷公司和東洋油墨公司在1996年開發引入市場。陶瓷膜主要是A12O3，Zr02，Ti02和Si02等無機材料制備的多孔膜，其孔徑為2－50mm。具有化學穩定性好，能耐酸、耐堿、耐有機溶劑:機械強度大，可反向沖洗:抗微生物能力強:耐高溫:孔徑分布窄，分離效率高等特點，在食品工業、生物工程、環境工程、化學工業、石油化工、治金工業等領域得到了廣泛的應用，其市場銷售額以35%的年增長率發展著。陶瓷膜與同類的塑料制品相比，造價昂貴，但又具有許多優點，它堅硬、承受力強、耐用、不易阻寨，對具有化學侵害性液體和高溫清潔液有更強的抵抗能力，其主要缺點就是價格昂貴目_制造過程復雜。
2004年7月，北美陶瓷技術公司順利完成了其價值超過500萬美元的新型雙磨盤研磨機的組裝，該設備在制備超薄陶瓷膜的生產技術上首屈一指，這同時也使得公司在制備超平、超完整陶瓷膜上的技術大大提升。我國南京工業大學完成了低溫燒結多通道多孔陶瓷膜，該項目的研究對于提高我國陶瓷膜的質量、降低成本具有重要意義。多孔陶瓷膜由于具有優異的耐高溫、耐溶劑、耐酸堿性能和機械強度高、容易再生等優點:在食品、生物、化工、能源和環保領域應用廣泛。但目前在其應用中存在兩大難題:一是多孔陶瓷膜的高成本，尤其是支撐體材料的成本高:二是有限的陶瓷品種與紛繁復雜的現狀存在著矛后。目前商品化的陶瓷膜只有有限的幾種規格，這就對特定孔結構的陶瓷膜制備提出了更高的要求。該課題組主要對以氧化鋁和特種燒結促進劑為起始原料，在1400℃的燒成溫度下制備出的支撐體進行了系統和深入的研究，得到滲透性能、機械性能及耐腐性能統一的支撐體。他們還以原料性質預測支撐體的孔結構為目標，以支撐體的制備過程和微觀結構為基礎，建立了原料性質與支撐體孔隙率、孔徑分布之間的計算方法，為特定孔結構支撐體的定量制備提供了理論依據。
目前，己商品化的多孔陶瓷膜的構形主要有平板、管式和多通道3種。平板膜主要用于小規模的工業生產和實驗室研究。管式膜組合起米形成類似于列管換熱器的形式，可增大膜裝填而積，但由于其強度問題，己逐步退出工業應用。規模應用的陶瓷膜，通常采用多通道構形，即在一圓截面上分布著多個通道，一般通道數為7，19和37。無機陶瓷膜的主要制備技術有:采用固態粒子燒結法制備載體及微濾膜，采用溶膠－凝膠法制各超濾膜:采用分相法制備玻璃膜:采用專門技術(如化學氣相沉積、無電鍍等)制備微孔膜或致密膜。其基本理論涉及材料學科的膠體與表面化學、材料化學、固態離子學、材料加工等。
從發展趨勢米看，陶瓷膜制備技術的發展主要在以下2方面:一是在多孔膜研究方而，進一步完善己商品化的無機超濾和微濾膜，發展具有分子篩分功能的納濾膜、氣體分離膜和滲透汽化膜:二是在致密膜研究中，超薄金屬及其合金膜及具有離子混合傳導能力的固體電解質膜是研究的熱點。己經商品化的多孔膜主要是超濾和微濾膜，其制備方法以粒子燒結法和溶膠－凝膠法為主。前者主要用于制各微孔濾膜，應用廣泛的商品化A1203膜即是由粒子燒結法制備的。
2 陶瓷膜的廣泛應用
2.1提純用陶瓷過濾膜
2004年8月，由北京邁勝普技術有限公司與山東魯抗醫藥有限公司研制的陶瓷膜過濾系統用于某種抗生素的分離提純獲得成功，這不僅優化了此種抗生素的生產工藝，而目使抗生素收率提高15%，這是我國首次將陶瓷膜技術運用于抗生素生產。抗生素的分離提純，必須經過對發酵液的過濾和對濾出的藥液進行樹脂交換。目前，許多抗生素生產企業對氨基糖苷類抗生素發酵液的分離提純均采用真空轉鼓過濾器，這種工藝需先將發酵液酸化調至一定的pH值，然后用敷設助濾劑層的真空轉鼓過濾器進行預過濾，再用板框進行復濾及樹脂交換。采用這種工藝不僅過程繁瑣，而目有效成分收率低，僅過濾和樹脂交換過程的收率損失達30%。而運用“邁勝普”與“魯抗”共同研制的陶瓷膜過濾系統分離提純某種抗生素，卻能使有效成分在過濾過程的收失損提高近5％，在樹脂交換過程中的收率提高10%以上。
當前，西方發達國家在食品工業、石化工業、環境保護、生化制藥等許多領域對膜技術的應用越來越廣泛，而用無機材料制成的過濾膜(陶瓷膜就是一種無機過濾膜)的發展前景有可能比有機過濾膜更好。對于面臨抗生素政策性降價和抗菌藥限售雙重壓力的國內眾多抗生素生產企業而言，通過創新工藝提高產品收率和質量不失為降低成本的明智選擇，而以陶瓷膜技術改進現行抗生素分離提純工藝有可能成為降成本、提高效益的突破口。
2.2 鍍陶瓷包裝膜
在食品包裝領域，近年越來越引人注目的是具有高功能性和良好環保適應性的透明鍍陶瓷膜。這種膜盡管目前價格較高，物理性能還有待進一步改進，但可預期在不遠的將來它將在食品包裝材料中占據重要的地位。陶瓷膜的加工鍍膜方法與通常的鍍金屬方法相似，基本上按我們己知的加工法進行。鍍陶瓷膜由PET(12μm)陶瓷(Si0x)組成。氧化硅能分成4類，即Si0，Si304，Si203，Si02。然而，在自然界它們通常以Si02形式存在，因此根據鍍金屬條件，它們的變化很大。對這種膜的主要要求是具有良好的透明度、極佳的阻隔性、優良的耐蒸煮性、較好的可透過微波性與良好的環境保護性以及良好的機械性能。 轉貼于
鍍陶瓷膜基本上可以用制作鍍鋁膜一樣的條件制取，在制取過程中，仔細處理表面層，不使鍍層受到損傷是極其重要的。由于這種膜是由氧化硅處理的，表面具有極好的潤濕性，因此，它在油墨或粘合劑的選擇范圍上比較廣，幾乎與任何油墨或粘合劑都能親和。聚氨酯類粘合劑是最可取的粘合劑，而油墨可以按用途任意選擇，不用進行表面處理。然而，鍍陶瓷膜你像鍍鋁膜那樣容易向聚乙烯復合，因為PET膜作為基材料，當其氧化硅表而直接熔融聚乙烯高溫涂布或復合時，易趨向于伸長，從而破壞氧化硅表面層，導致阻隔性下降。同時，在目前條件下，由于技術工藝上的問題，PET膜在鍍陶瓷過程中有時會發生卷曲，從而影響膜的質量。當然，這類問題正得到解決。
鍍陶瓷膜首先用作細條實心面的調味品包裝材料。其優良的包裝性能引起了人們的注意。由于這種膜保味性極佳，因此，尤其適合于包裝易升華產品，如茶(樟腦)之類的易揮發材質。由于其極好的阻隔性，除了作為高阻隔性包裝材料和作食品包裝材料用外、預計還可用在微波容器上作為蓋材，在調味品、精密機械零配件、電子零件、藥物和醫藥儀器等方而作為包裝材料。隨著加工技術的進一步發展，如果這種膜在成本上大幅下降，那么它將得到迅速推廣和應用。
2.3 燃料電池陶瓷膜
我國" 863”計劃固體氧化物燃料電池(SOFC)項目經過對新型中溫固體氧化物陶瓷膜燃料電池的長期研制，把陶瓷膜制備技術開拓應用于SOFC的制作，把通常SOFC的高溫(1000－900℃ )拓延到中溫階段(700－500℃ )。目前中國科技大學無機膜研究所己經研制成功的新型中溫陶瓷膜燃料電池，是一種以陶瓷膜作為電解質的燃料電池。電池部件薄膜化以后，降低了電池的內阻，提高了有用功率的輸出，不需要高溫的條件下實現了中溫化，操作溫度降到700－500℃。這種新型燃料電池繼承了高溫SOFC的優點，同時降低了成本。此類陶瓷膜燃料電池具有廣闊的應用前景。
2.4琥珀陶瓷隔熱膜
2004年8月，基于金屬膜對無線電信號的干擾和容易氧化等缺點，我國韶華科技公司攜手德國某著名工業研究機構共同開發融入納米蜂窩陶瓷技術，并將韶華科技獨有的真空濺射技術用于陶瓷隔熱膜的生產上，創造了獨一無二的琥珀陶瓷隔熱膜，解決了金屬膜無法逾越的技術問題:對無線電信號無任何干擾，特別是衛星的短波信號，絕不氧化，因為陶瓷超乎尋常的穩定性，從而保證隔熱性能始終如一:永不褪色，陶瓷隔熱膜采用陶瓷固有的顏色，不添加任何顏料，囚此，陶瓷隔熱膜絕不會像染色金屬會發生褪色現象:超級耐用，陶瓷隔熱膜保質期為10年，金屬膜一般為5年:經典美感，象琉泊一樣的晶瑩剔透的美感，色澤柔和，擁有最舒適的視覺效果。琥珀納米陶瓷隔熱膜最先應用于美國的航天飛機和國際空間站，而后廣泛應用于汽車、建筑、海事等各個領域。由于技術敏感，直到2003年該產品才在中國銷售。
3 陶瓷膜產業發展概況
陶瓷膜的研究始于20世紀40年代，其發展可分為3個階段:用于鈾的同位素分離的核工業時期，于20世紀80年代建成了膜面積達400萬平方米的陶瓷膜的富集256UF6工廠，以無機微濾膜和超濾膜為主的液體分離時期和以膜催化反應為核心的全面發展的時期。
篇6
淮北中潤歷時近7年、投入近2億元研發成功的纖維素生物質同步水解技術，可同步將植物中所有的有機組分全部轉化為小分子有機物。該技術不僅在全球率先實現了木質素的徹底水解，同時，反應具備很高的選擇性。同步水解產物只有兩種有機物：小分子芳烴和小分子有機酸。
小分子芳烴用途廣、用量大，例如甲苯、對二甲苯、間三甲苯、均四甲苯等，當前基本來自石油。
同步水解得到的小分子有機酸產物，以乳酸為主，乙醇酸和甲酸為輔，還有少量其他有機酸。乳酸和乙醇酸是制備生物降解塑料的主要單體，甲酸是氫氣的載體。“863”驗收成果顯示，1噸植物水解可以得到1噸的有機物，其中小分子芳烴的產量超過20%，最高可超過30%，乳酸的產率約為35%，乙醇酸約10%，甲酸約10%。
以植物為原料生產甲苯類產物，對比石化精煉工藝的生產流程，淮北中潤同步水解精煉技術生產流程步驟更少。即當兩者都達到優化狀態時，植物原料的甲苯類產物生產成本有望低于石化路線。
當前全球的植物精煉技術處于第一代技術的產業化和第二代技術的研發中試階段。第一代技術使用可食用的糖、淀粉和動植物油脂為原料，制備化學品或液體燃料，其最大弊端是與人爭糧；第二代技術以植物為原料，其主要缺點在于產品單一，有機物產率很低。一代和二代技術從本質上看，都不具備市場競爭能力，需要各國政府的補貼扶持。
2006年，國際科學家推測幾十年后將出現第三代技術，即植物所有組分全部轉化為產品，不需要組分分離，類似石油化工精煉生產工藝，植物中的聚合物以最低成本全部解聚為小分子有機物，且目標產品的選擇性很高，可以同時制備液體運輸燃料和化工產品，并且新工藝可以整合到現有的石化精煉生產工藝中。如今，這一推測被淮北中潤生物能源技術開發有限公司提前實現。
篇7
須考慮代用燃料的發展問題.汽車使用醇類燃料作為石油的替代燃料,也許是一個解決能源消耗和尾氣排放的手段之一.其中,丁醇是一種極具潛力的新型生物燃料,被稱為第二代生物燃料,可以用來完全或者部分替代化石燃料,從而緩解石油危機.
1 丁醇性能的優缺點
丁醇可作為汽油的代用燃料.丁醇與其它普通醇類燃料如乙醇和甲醇相比,具有很多優點.丁醇的熱值大約是汽油的83%,乙醇和甲醇的熱值分別只有汽油的65%和48%,丁醇的熱值比乙醇要高30％左右,因此相同質量的丁醇可比乙醇多輸出約1／3的動力;丁醇的揮發性遠低于乙醇,只有乙醇的1／6左右,丁醇的吸濕性遠小于甲醇、乙醇和丙醇;這些低碳醇能與水完全互溶,而丁醇則具有適度的水溶性,丁醇的這一特性使它在純化階段降低了能源消耗;丁醇比乙醇的腐蝕性低,能夠利用現有管道運輸,同時由于比其它低碳醇具有相對較高的沸點和閃點,其安全性更高;此外,丁醇與汽油、柴油的互溶性較好,因此可以不必對現有的發動機結構作大的改動,而且可以使用體積分數幾乎為100％的丁醇燃料.
盡管作為發動機燃料丁醇比其它低碳醇具有更多的優勢,但將丁醇直接應用到發動機中仍然存在一些潛在的問題,例如:① 與發動機性能的匹配性.盡管丁醇與甲醇、乙醇相比具有更高的能量,但它的熱值仍然比傳統的汽油或柴油燃料低,因此,汽油或柴油發動機利用丁醇作為替代燃料需要增加燃油供給量.② 盡管甲醇、乙醇的密度比丁醇低,但它們較高的辛烷值允許發動機有更高的壓縮比和燃燒效率,較高的燃燒效率減少了溫室氣體的排放量.③ 丁醇比乙醇、甲醇的黏度高,這使得丁醇應用在柴油發動機中不會產生燃油泵內不足和潛在的磨損問題.然而將丁醇應用于火花點火式發動機(簡稱SI發動機)時,較高的黏度將產生潛在的沉積或腐蝕等問題.
2 丁醇生產的發展過程
2.1 丁醇生產的歷史
Wirtz在1852年發現正丁醇可以作為一種常規的燃料組成部分.十年之后,Pasteur于1862年通過試驗得出結論,丁醇是厭氧轉化乳酸和乳酸鈣的直接產物.1876—1910年,許多學者研究了丙酮-丁醇的生產方法和有關的溶劑［1］.
通過ABE(丙酮、丁醇、乙醇)發酵法工業生產丁醇和丙酮始于1912—1916年,這是已知最早的工業發酵法之一,在生產規模上排名第二,僅次于通過酵母發酵法生產乙醇的規模,而且它是已知的最大型的生物技術工藝流程［2-3］.在發酵過程中主要有三類典型的產物:① 溶劑(丙酮、丁醇、乙醇);② 有機酸(乙酸、乳酸、丁酸);③ 氣體(二氧化碳、氫).生物合成的丙酮、丁醇、乙醇共享相同的代謝途徑,即從葡萄糖到乙酰輔酶A(acetylCoA),但隨后的分支進入不同的途徑.通過發酵法生產的丁醇皆是生物丁醇,自從19世紀60年代通過ABE發酵法生產丁醇的產量持續下降,幾乎所有的丁醇都是通過石油化工方法生產的.發酵法生產丁醇的產量下降,主要是因為石油化工原料的價格比淀粉糖基如谷物、糖蜜的價格低,因此用石油燃料生產丁醇越來越受到歡迎,在這個階段ABE發酵法被使用得越來越少.
19世紀80年代,石油危機促進了生物燃料的發展.那時人們最關注的代用燃料是乙醇,人們雖然熟悉乙醇的生產,但并沒有認識到為了將乙醇與汽油混合,進行脫水這一非常消耗能源的步驟是必要的,同時也沒有認識到運輸乙醇-汽油燃料的困難性,因為乙醇-汽油燃料不能利用現有的管道運輸,任何濃度的乙醇-汽油燃料都會對橡膠密封產生腐蝕和損害.盡管乙醇是一種能量等級較低的醇類物質,而且具有腐蝕性、難于提純、易揮發、有爆炸危險性等缺點,但它較高的產量使得乙醇成為主要應用的生物燃料.過去的30年中,能源密集型的乙醇生產仍然不能滿足人們對燃料、能源、清潔空氣的需求.近年來,為了應對石油化工產品和污染治理成本的上升,且生產乙醇的技術、設備稍作調整就可以直接用于生產丁醇,因此,許多國家開始重新關注丁醇.
2.2 利用非糧食生物質提高丁醇生產能力
生物丁醇可通過發酵法利用淀粉或糖類制取,然而,由于成本高、產量相對較低、發酵時間長等原因,使得用ABE發酵法生產丁醇無法在工業規模上與采用合成法生產丁醇進行競爭.隨著人們對丁醇這一代用燃料越來越關注,許多公司紛紛研究新方法代替傳統ABE發酵法,從而使生物丁醇的生產可達到工業規模.基于生物化學轉換非糧食木質纖維素的第二代生物丁醇生產相比現有的能源密集型生物丁醇生產具有一些潛在優勢.
有研究表明,改良菌株具有更高的利用淀粉的能力,同時能在發酵培養液中積累較高濃度的丁醇(17～21 g•L-1)［2］.除了使用玉米,丙酮-丁醇生產還使用了液化玉米粉和玉米漿,60 g•L-1的液化玉米粉和玉米漿產生約26 g•L-1的溶劑.由于發酵酶作用物的成本對丁醇價格影響最大,利用其它可再生能源和經濟上可行的基材例如淀粉基包裝材料、玉米纖維水解物、大豆蜜糖、水果加工工業廢料等進行丁醇發酵,從這些替代性可再生資源中生產的溶劑總量為14.8~30.1 g•L-1［3］.在關于多糖的研究中,其焦點是纖維素和半纖維素,它們是地球上最豐富的可再生利用資源.大量糖類已用于生產丁醇,使用改良菌株進行分批發酵,可以提高丁醇的產量.
小麥麩是小麥制粉工業的副產品,主要包括半纖維素、淀粉和蛋白質.經稀硫酸水解的小麥麩皮水解產物中含有53.1 g•L-1的總還原糖、21.3 g•L-1的葡萄糖、17.4 g•L-1木糖和10.6 g•L-1的阿拉伯糖［4］.一種工業酶作用物液化玉米淀粉(LCS)已經被成功用于ABE生產,分批發酵LCS(60 g•L-1)過程中產生18.4 g•L-1的ABE產品,與葡萄糖相當.如果向分批發酵反應器放入糖化的液化玉米淀粉(SLCS),通過氣體剝離重新獲得ABE,此法可以得到81.3 g•L-1的ABE［5］.
同時,隨著丁醇制備技術的不斷成熟,丁醇的生產成本也逐漸下降.美國ButylFuel公司的成果表明,使 用微生物發酵法可以由1 L玉米制備0.27 L丁醇,其成本僅為0.317美元•L-1,遠低于利用石油化工方法制備丁醇的成本1.350美元•L-1.而如果使用飼料等廢棄物代替玉米,此生產成本可進一步下降［6］.
3 丁醇作為生物燃料應用的進展
如前所述,丁醇和其它低碳醇相比具有許多優勢,并且大量新技術的使用也可提高丁醇的產量.另外許多因素都促進了生物燃料的發展,例如不確定的石油價格、溫室氣體排放、提高能源安全和能源多樣性的需要等.目前很多研究團隊已將丁醇作為一種替代生物燃料進行研究,將丁醇與汽油或柴油混合應用在發動機上，或應用在一些基本的燃燒反應器中.
3.1 丁醇的基礎燃燒試驗
在丁醇的基礎燃燒試驗中,研究人員測量了層流層的燃燒速度,同時還研究了在預混和燃燒或擴散燃燒中形成的中間物質.利用這些試驗數據開發了丁醇的化學反應動力學模型.這些預測模型可以提供對丁醇燃燒特性更好的理解,并可以解釋通過石油衍生原料和其它生物原料獲取的丁醇在燃燒特性方面的差異.Sarathy等［7］的試驗結果表明,丁醇的層流燃燒速度在當量比介于0.8和1.1之間時增加,相對應的最大燃燒速度為47.7 cm•s-1,隨后在達到較高的當量比時燃燒速度下降.
一個早期的關于靜態反應器的研究指出,丁醇的熱解是通過C3H7－CH2OH鍵的裂變開始的,產生了正丙基自由基和羥甲基自由基.羥甲基自由基進一步分解為甲醛和氫自由基,而正丙基自由基分解為乙烯和甲基自由基［8］.有學者研究了丁醇的燃燒速度,因為燃燒速度是決定傳播和穩定預混火焰的關鍵參數之一.Roberts使用火焰錐的陰影圖像測量了丁醇的燃燒速度,結果表明,丁醇的最大燃燒速度和正丙醇、異戊醇是類似的,約為46 cm•s-1［9］.
3.2 在可變操作參數單缸發動機（CFR發動機）中使用丁醇作為混合燃料的研究
Yacoub等［10］多次進行了關于應用直鏈醇C1－C5(甲醇-正戊醇)與汽油混合使用在CFR發動機上的研究,試驗條件為:空氣和燃料按化學計量比混合,轉速為1 000 r•min-1.對發動機的工作條件進行了優化,使混合燃料中氧的質量分數分別為2.5%和5.0%,相應丁醇的體積分數分別為11%和22%.研究結果表明:丁醇比無鉛汽油容易產生燃燒爆震,所有醇-汽油混合燃料的試驗均顯示CO排放減少,總的HC排放也減少.盡管如此,所有混合燃料與汽油相比未燃燒醇排放較高,醇含量越高未燃燒醇的含量也越高;所有混合燃料的醛排放較高,甲醛是主要成分;NOx排放可能增加也可能降低,取決于不同的操作條件.
Gautam等［11-12］在900 r•min-1、空氣和燃料為化學計量比的試驗條件下,使用6種醇-汽油混合燃料在 CFR發動機上進行試驗,每種混合燃料由體積比為9∶1的汽油和醇組成,混合用的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇.試驗結果表明,混合燃料中氧含量越高,抗爆震性能越高,火焰速度越快.在最大功率工況條件下,排放試驗結果表明,醇-汽油混合燃料比純汽油的排放明顯降低,CO排放降低16%~20%,CO2排放降低18%~23%,NOx排放降低5%~11%,總的HC排放降低17%~23%.這是因為混合燃料有更好的抗爆震性能,允許更高的壓縮比,從而提高發動機的輸出能量.醇-汽油混合燃料與純汽油相比,循環燃料消耗量高3%~5%,但比油耗低15%~19% .
Szwaja等［13］在一臺單缸CFR發動機上通過改變點火提前角研究了丁醇的燃燒特性,丁醇的體積分數為0%~100%,壓縮比為8~10,轉速為900 r•min-1,空氣和燃料為化學計量比.試驗結果表明,最高峰值壓力隨丁醇體積分數的增加而提高.因此,混合燃料最佳點火正時應延遲.通過試驗,研究人員從燃燒、能量密度以及理化性能等角度證明了丁醇可代替汽油作為純燃料或燃料混合物.
3.3 在SI發動機中使用丁醇作為混合燃料的研究
目前關于SI發動機中使用丁醇的研究非常廣泛,但關于丁醇-汽油混合燃料燃燒和丁醇燃料發動機的研究還很少.幾乎所有關于丁醇-汽油混合燃料的研究都集中在不同運行工況下對發動機的性能評價、燃料消耗量和排放物方面.研究表明,與純汽油相比,在保證發動機性能不變的條件下,向汽油中添加體積為20%~40%的丁醇能使發動機在更稀的混合氣狀態下工作.丁醇體積分數為20%~40%的丁醇-汽油混合燃料未燃HC排放與無鉛汽油類似,但隨著丁醇體積分數的增加,未燃HC排放也會增加.丁醇體積分數為20%的丁醇-汽油混合燃料與純汽油相比,NOx排放物降低到較低的水平.隨著丁醇體積分數的提高,燃油消耗率輕微增加,這與混合燃料的熱值下降有關.例如,丁醇體積分數為40%的丁醇-汽油混合燃料比汽油的熱值低10%,燃油消耗率增加10%［14］.
研究人員研究了基于不同混合比的丁醇-汽油混合燃料的汽油發動機的性能,結果顯示:丁醇是一種非常有前景的代用燃料,在節能方面具有很大的潛力;丁醇可降低14%的制動燃油消耗率并減少排放［15］.
Dernotte等［15］研究了丁醇-汽油混合燃料的燃燒和排放特性,結果表明,BU40(丁醇體積分數為40%)的HC排放達到最低值,除了BU80(丁醇體積分數為80%),NOx排放沒有明顯變化.通過指示平均有效壓力(IMEP)的變化發現加入正丁醇提高了燃燒的穩定性,同時減少了點火延遲.
Wallner等［16］用一臺四缸直噴SI發動機研究了純汽油、E10(乙醇體積分數為10%的乙醇汽油)和BU10(丁醇體積分數為10%)的燃燒和排放性能,發動機轉速從1 000~4 000 r•min-1,負載從0 Nm升至150 Nm.結果顯示,BU10燃燒速度比E10和純汽油的高,三種燃料的燃燒穩定性沒有明顯不同,在發動機整個工作范圍內IMEP小于3%.相比于E10,BU10和純汽油在高負載時更容易爆震.相比于純汽油,BU10的油耗大約增加3.4%,E10的油耗大約增加4.2%,而三種燃料的制動熱效率非常類似.在純汽油和兩種混合燃料之間,CO和HC排放沒有顯著的差異,NOx排放BU10最低.由于丁醇的辛烷值低,在高負載的條件下需要推遲點火時間.根據試驗結果,BU10代替E10能夠改善燃油經濟性并且保證排放性和燃燒穩定性不下降.
目前國外關于丁醇的研究熱點之一是丁醇的低溫燃燒特性.Oliver等［17］給出了丁醇兩種同分異構體在低溫(550~700 K)條件下的燃燒氧化反 應路徑.Subram［18］通過試驗和仿真給出了正丁醇在750~850 K下詳細化學反應動力學機理,幾乎100%的燃料消耗是通過脫氫反應完成的,其中62%的原始燃料轉化成乙醛等物質,其它38%轉化成C3H7CHO等物質.
4 結 論
丁醇、丁醇-汽油混合燃料的燃燒持續期與汽油相當,混合燃料與汽油相比減少了點火延遲.當使用正丁醇-汽油混合燃料時,由于燃燒加快,為了獲得最大輸出轉矩,需要延遲火花點火正時.通過測算IMEP,正丁醇、正丁醇-汽油混合燃料的燃燒穩定性并沒有明顯變化.
截至目前,研究使用的發動機有CFR發動機、光學引擎發動機、單缸或多缸發動機.其中一些發動機使用了渦輪增壓、可變氣門、直噴等先進技術.從現有的研究中可以總結如下:
(1) 丁醇在混合燃料中體積分數小于20%時,不需要調整發動機就可以獲得和汽油燃料相同的發動機功率;當丁醇體積分數達到30%時,發動機最大功率開始下降;隨著丁醇體積分數的增加,燃料消耗量增加。這是由于和汽油相比,混合燃料的能量密度降低.丁醇-汽油混合燃料和乙醇-汽油混合燃料相比熱值高,試驗中燃料消耗量低.
(2) CO、HC、NOx排放的減少或增加取決于具體的發動機(如點噴或直噴)、操作條件、丁醇-汽油的混合比等.混合燃料與純汽油相比,未燃燒醇的排放增加,而且丁醇的占比越高,未燃燒醇的排放越高.混合燃料的排放物中醛類物質較高,其中甲醛是主要成份.和乙醇、醇汽油相比,隨著丁醇體積分數的增加,苯類物質排放增加,因此直噴點燃式發動機燃燒丁醇-汽油混合燃料會排放較多的碳煙.
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篇8
【關鍵詞】氫能;新能源 必然性 氫能源的優劣勢
一、氫能源
（一）氫能源簡介
氫能是一種二次能源，它是通過一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油和天然氣等可以直接從地下開采、幾乎完全依靠化石燃料。隨著石化燃料耗量的日益增加，其儲量日益減少，終有一天這些資源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的儲量豐富的新的含能體能源。氫正是這樣一種在常規能源危機的出現和開發新的二次能源的同時，人們期待的新的二次能源。氫位于元素周期表之首，原子序數為1，常溫常壓下為氣態，超低溫高壓下為液態。作為一種理想的新的合能體能源，它具有以下特點：
l、重量最輕的元素。標準狀態下，密度為 0.8999g/l，-252.7℃時可成為液體，若將壓力增大到數百個大氣壓，液氫可變為金屬氫。
2、導熱性最好的氣體，比大多數氣體的導熱系數高出10倍。
3、自然界存在最普遍的元素。據估計它構成了宇宙質量的 75%，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質。據推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。
4、除核燃料外氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142，351kJ/kg，是汽油發熱值的3倍。
5、燃燒性能好，點燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃范圍，而且燃點高，燃燒速度快。
6、無毒，與其他燃料相比氫燃燒時最清潔滁生成水和少量氮化氫外不會產生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環境有害的污染物質，少量的氮化氫經過適當處理也不會污染環境，且燃燒生成的水還可繼續制氫，反復循環使用。產物水無腐蝕性，對設備無損。
7、利用形式多。既可以通過燃燒產生熱能，在熱力發動機中產生機械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉換成固態氫用作結構材料。
8、可以以氣態、液態或固態的金屬氫化物出現，能適應貯運及各種應用環境的不同要求。
9、氫可以減輕燃料自重，可以增加運載工具有效載荷，這樣可以降低運輸成本從全程效益考慮社會總效益優于其他能源。
由以上特點可以看出氫是一種理想的新的能源。目前液氫已廣泛用作航天動力的燃料，但是在實際的應用中氫的存儲與運輸，以及利用太陽能分解水制取氫，一直是制約氫能發展的問題。
二、我國發展氫能源的優劣勢分析
中國對氫能的研究與發展可以追溯到60年代初，中國科學家為發展本國的航天事業，對作為火箭燃料的液氫的生產，H2/O2。燃料電池的研制與開發進行了大量而有效的工作。將氫作為能源載體和新的能源系統進行開發，是70年代的事。多年來，我國氫能領域的專家和科學工作者在國家經費支持不多的困難條件下，在制氫、儲氫和氫能利用等方面取得了不少進展和成績。氫作為能源利用應包括以下三個方面：利用氫和氧化劑發生反應放出的熱能，利用氫和氧化劑在催化劑作用下的電化學反應直接獲取電能及利用氫的熱核反應釋放出的核能。 我國早已試驗成功的氫彈就是利用了氫的熱核反應釋放出的核能，是氫能的一種特殊應用。我國航天領域使用的以液氫為燃料的液體火箭，是氫作為燃料能源的典型例子。
目前，獲得大量單質氫的唯一途徑是依靠人工從天然氣、石油、煤炭、生物質能及其它富氫有機物等中制取。氫的最大來源是水，特別是海水，根據計算9噸水可以生產出1噸氫（及8噸氧），氫氣燃燒熱是28900千卡/公斤，而且氫與氧的燃燒產物就是水，因而，水可以再生。由此可見，以水為原料制氫，可使氫的制取和利用實現良性循環，取之不盡，用之不竭。據估計，我國水能源理論穩定蘊藏量為7億KW，而開發量為4億KW，開發成功后，每年可節約大量煤炭，減排大量二氧化硫。工業副產氫也是向燃料電池提供燃料的有效途徑。據統計我國在合成氨工業中氫的年回收量可達標14'108m;在氯堿工業中有87'106 m的氫可供回收利用。此外，在冶金工業、發酵制酒廠及丁醇溶劑廠等生產過程中都有大量氫可回收。上述各類工業副產氫的可回收總量，估計可達15億立方米以上。
可見，我國氫的來源極為豐富，技術水平也有了一定的基礎，水電解制氫、生物質氣化制氫等制氫方法，現已形成規模。其中低價電電解水制氫方法在今后仍將是氫能規模制備的主要方法。另外，用氫代替煤和石油，不需對現有的技術裝備作重大的改造，現在的內燃機稍加改裝即可使用，這可以降低氫能應用成本。由此，我國發展氫能源優勢可見一斑。任何事物的發展都具有兩面性。在看到優勢的同時，我們也要看到它所面臨的困難。大量廉價氫的生產是實現氫能利用的根本。目前，廉價的制氫技術和安全可靠的貯氫和輸氫方法是兩大核心問題。獲取氫需要消耗大量的電能將氫和氧進行分離（制備1升液氫約需消耗電能3kwh）;而直接從天然氣中獲取氫，需耗汽油，每公里要排放約16克二氧化碳（普通汽油車每公里排放260克二氧化碳），能耗過高。就環境保護和市場需求而言，潔凈和成本是二個關鍵參數，光有潔凈而成本過高就沒有市場，很難推廣。因此，要實施這一戰略，就必須有目的地降低成本。每百公里所加注氫的價格與汽油價格要盡可能接近，否則該技術只能永遠停留在實驗室或樣車階段。當然，氫能的使用還有其他方面的問題，如作為基礎設施的氫加注站。
結語：目前，世界各國正在研究如何能大量而廉價的生產氫。利用太陽能來分解水是一個主要研究方向，在光的作用下將水分解成氫氣和氧氣，關鍵在于找到一種合適的催化劑。近日，世界首列氫能源有軌電車在南車青島四方機車車輛股份有限公司竣工下線，正式投用于山東首條有軌電車示范線――城陽有軌電車示范線上。據悉，該車的下線面市，填補了氫能源在全球有軌電車領域應用的空白，也使我國成為世界上第一個掌握氫能源有軌電車技術的國家。發展氫能源，將為建立一個美好、無污染的新世界邁出重要一步。
參考文獻
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2、王艷輝、吳迪鏞、遲鍵：氫能及制氫的應用技術現狀及發展趨勢。
篇9
關鍵詞：微藻 污水凈化 生物柴油
引言
在化石燃料日益枯竭、環境污染逐漸威脅人類生存的今天，清潔的可再生能源開發成為各國研究的重點。生物質能是綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能而貯存在生物質內部的能量，它是世界各國都在重點研究開發的可再生能源之一。生物柴油作為較成功的替代型燃油，目前在世界各國得到了大力發展，已成為國際上發展最快、應用最廣的環保型可再生能源。然而，制約生物柴油產業化生產的主要問題是成本高，據統計生物質柴油制備成本中75％是原料成本。因此，尋求充足而廉價的原料供應及提高轉化率從而降低生產成本是生物質柴油能否實用化的關鍵。微藻作為最低等的、自養的放氧植物，種類繁多、分布廣泛。研究發現，部分微藻中含有相當可觀的油脂類物質，可以直接提取微藻油，可用來生產生物柴油。與其他油料作物相比，利用微藻培養生產生物柴油占地面積最小，還可利用灘涂地、荒廢地等非耕地，不會對糧食作物的生產造成威脅。因此，利用污水培養能源微藻，在凈化水質的同時實現清潔能源生產，緩解人類面臨的水資源短缺和環境污染問題具有重要的現實意義。
1
微藻生物柴油研究現狀
1.1 國外微藻生物柴油研究現狀
世界上以發展生物柴油產業為目的進行大規模利用微藻制取生物柴油的研究始于20世紀70年代末。1978年，美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)啟動了利用微藻生產生物柴油的水生生物種計劃項目(Aquatic Spices Program，簡稱ASP項目)，進行從微藻篩選、微藻生化機理分析、工程微藻制備到中試研究。該項目持續到1996年，研究人員經過多年的研究，從美國西部地區和夏威夷采集、分離到了3000株微藻，并從中篩選出300余株具備潛力的產油藻種，對其中生長速度快、油含量高的微藻，進行了中試放大，獲得工程微藻，含油量達到40％～60％。從1990年～2000年，日本國際貿易和工業部啟動了“地球研究更新技術計劃”的項目，利用微藻進行二氧化碳生物固定，并著力開發密閉光合生物反應器技術，通過微藻吸收火力發電廠煙氣中的二氧化碳來生產生物質能源，篩選出多株耐受高二氧化碳濃度、生長速度快、能形成高細胞密度的藻種，建立了光合生物反應器的技術平臺以及微藻生物質能源開發的技術方案，提出了利用綠藻將二氧化碳轉化為石油的設想。
進入21世紀，石油價格的大幅上揚極大的刺激了微藻生物柴油技術的研究。2006年，美國綠色能源科技公司在亞利桑那州建立了可與1040兆瓦電廠煙道氣相聯接的商業化系統，成功地利用煙道氣的二氧化碳，大規模利用光合成培養微藻，并將微藻轉化為生物柴油，其產率達到5000～10000加侖／年?英畝。2007年，由美國能源部圣地亞國家實驗室聯合美國國內多家實驗室宣布了由國家能源局支持的“微型曼哈頓計劃”，計劃在2010年實現微藻制備生物柴油的工業化。同年，Shell公司與美國從事生物燃料業務的HRBiopetroleum公司組建Cellena合資公司，投資70億美元開展微藻生物柴油技術的研究。美國第二大石油公司Chevron與美國能源部可再生能源實驗室協作研究微藻生物柴油技術。美國PetroSunDrilling公司不斷完善其開放池系統，計劃到2010年達到年產生物柴油500萬噸。美國能源局計劃在各項技術全面進展的前提下，將微藻產油的成本于2015年降至2～3美元／加侖。2007年，荷蘭AlgaeLink公司成功開發出了新型微藻光生物反應器系統。
1.2 國內微藻生物柴油研究現狀
隨著生物柴油開發的興起，我國一些科研機構及企業也開始關注產油微藻的研究和開發，在利用微藻制備生物燃料的研究上也取得了很大進展。2004年，清華大學生物技術研究所繆曉玲教授利用異養生長(利用外加的葡萄糖生長)的產油小球藻進行了密閉培養、提油和生物柴油加工研究，在技術上證明是可行的。通過異養轉化細胞工程技術獲得了高脂含量的異養小球藻細胞，其脂含量高達細胞干重的55％(質量分數)，是自養藻細胞的4倍，并利用酸催化醋交換技術一步得到符合ASTM的相關標準的生物柴油。清華大學還開發了微藻異養發酵生產生物柴油技術。通過細胞控制技術獲得異養小球藻，其細胞中油脂類化合物大量增加，蛋白質含量下降。實驗室研究結果表明與常規制備技術相比，成本下降5～8倍，油脂質量分數達99％以上。
中國科學院所屬相關單位承擔過多項國家及省部級微藻育種和生產的研究，培養了一支經驗豐富的微藻生物技術研發隊伍。在產油微藻的研究方面，目前已有水生生物所、武漢植物園、過程工程研究所、南海海洋所、青島海洋所等單位開展了選種、育種、大量培養、收集和提油等研究，并積極開展與我國大型石油化工企業的合作，試圖開辟適合我國國情的微藻生物柴油產業化道路。目前微藻生物柴油生產正由實驗室轉向小規模工廠化生產。中國水產科學研究院、中科院海洋研究所等單位于2005年以來，經過2年來的努力，建立了化學法和脂肪酶法生產生物柴油關鍵技術與工藝路線，生物柴油的純度達到98％以上，并對海藻油脂的制備進行了研究。此外，山東海洋工程研究院、撫順石化研究院均已開展微藻利用的探索，在微藻篩選和培育方面進行了深入研究，目前都已取得一定的成果。閔恩澤院士近年來進人綠色化學領域，積極倡導開展微藻生物質燃料的研究，2009年，中石化與中科院的合作項目“微藻生物柴油成套技術”正式啟動。閡恩澤院士指出：從微藻轉化為生物柴油的過程中，微藻是基礎，光反應器是轉化關鍵，要自始至終加強戰略研究。中國科學院與中國石化合作開發的微藻生物柴油技術，近期內將要完成小試研究，預計到2015年前后將要實現戶外中試裝置研發，遠期計劃將要建設萬噸級工業示范裝置。
2 利用污水大規模培養微藻生產生物柴油關鍵技術和方法
2.1 關鍵技術環節及流程
利用污水大規模培養微藻生產生物柴油技術是一個復雜的系統工程，主要包括能源微藻的篩選與培養技術、藻細胞富集分離與采收技術、藻細胞破碎與油脂提取技術和微藻油脂生物柴油轉化技術等四個關鍵技術環節。
其技術流程如下圖所示：
2.2藻株分離與純化
培養微藻，首先要從天然水體中分離出所需要的“單種”或“克隆”，研究人員根據各自的經驗和習慣，創造了各式各樣的藻種分離、篩選的方法，最常用的方法有微吸管分離法、水滴分離法、微細吸管法、固體培養基分離法、樣品系列稀釋法等。
2.2.1微細吸管法
原理：在無菌操作條件下，用極細的微吸管，在顯微鏡下把目標藻樣從一個玻片移到另一個玻片，采用同樣的方法反復操作，直到鏡檢水滴中只有目標單種為止。微吸管分離法容易找到特定的藻種，設備比較簡單，但操作技術難度較大，適于分離個體較大或絲狀的藻類，如螺旋藻、骨條藻等。
操作過程：在微吸管的頂端套一條長約8cm的醫用乳膠管，分離操作時，用手指壓緊乳膠管以控制吸取動作。將分離的水樣置于載玻片上，在顯微鏡下把微吸管口對準要分離的藻細胞，放松手指，藻細胞被吸入微吸管；接著把吸出的水滴放在另一載玻片上，顯微鏡檢查水滴中是否只吸到藻細胞，經過如此再反復操作，直至達到單種分離的目的。然后把分離出的藻細胞沖入預先裝有培養液的試管內，放在適宜的光照下培養，試管有藻色后鏡檢，培養為單種的試管，其他不合格的棄掉。
2.2.2水滴分離法
原理：在無菌操作的條件下，把要分離的藻樣用微吸管在玻片上滴成大小合適的小水滴，鏡檢水滴中只有一個要分離的單種，即可沖入試管培養。該分離法的關鍵是藻樣稀釋要適宜(稀釋至每個水滴約有1―2藻細胞)，水滴大小適宜，以在低倍鏡下能看到水滴全部或大部分為宜，并且觀察要準確、迅速。
操作過程：用小燒杯裝稀釋的藻樣，將微吸管插入藻樣中，提取微吸管，讓多余的藻液滴出，然后把管口與消毒過的載玻片接觸，即有一個小水滴留在載玻片上。一個載玻片滴3―4滴，間隔一定距離，然后在顯微鏡下觀察。若一個水滴中只有一個需要分離的藻細胞(無其他生物混雜)，即用移液管吸取培養液把該水滴沖入試管中，試管口塞上棉塞，放在適宜的條件下培養。
2.2.3平板分離法
平板分離法也就是固體培養基分離法，作為微藻分離用的固體培養基，是在常規的液體培養基中加入一定量的瓊脂(1.0％-2.0％)，并且使其溶解和高溫高壓滅菌后，通過適當的方法，把要分離的藻樣接種在培養基上，通過一定時間的培養，在培養基上長出單個的藻落而達到分離的目的。用瓊脂做的固體培養基的分離方法并不適合所有的微藻，大多數的綠藻都可以在這種培養基上生長，從而達到單種分離的目的，但有的微藻在瓊脂培養基上生長較差，甚至不能生長。固體培養基分離法工作較繁瑣，工作量大，但分離單種成功的幾率較高。
根據接種方法的不同又可分成劃線法、噴霧法。劃線法是把接種環在酒精燈上滅菌后，蘸取藻樣輕輕在培養基平面上做第一次劃線3-4條，把培養皿轉動約70°角，并把接種環在酒精燈上滅菌，通過第一次劃線區做第二次劃線。用同樣的方法做第三、第四次劃線。由于第一次劃線接種環上的藻細胞比較多，在第一劃區藻細胞可能密集不能分離開，但通過后面的劃線可能分離出單獨的藻類群落。噴霧法是首先用把要分離的藻樣進行適當的稀釋，然后裝入消毒過的醫用喉頭噴霧器中，打開培養皿蓋，把藻樣噴射到培養基平面上，使藻樣在培養基表面上形成分散均勻的一層薄水珠。培養基上接種好之后，放在適宜的光照、溫度下進行培養，經過一段時間的培養，在培養基上長出藻類群落，通過顯微鏡檢查后，用纖細的解剖針把單個的目標藻落連同一小塊培養基取出，移入裝有培養液的試管中培養，待試管中有藻色后鏡檢，如無其他生物混雜，達到了單種分離的目的。
2.2微藻的規模化培養
2.2.1影響因素
微藻能源利用是以大量的微藻原料的獲得為前提的。高密度、高效率、低成本、易放大的培養系統是微藻能源領域的研究重點之一。微藻生長受到非生物因素(包括營養、O2濃度、CO2濃度、光照、溫度、pH、鹽分、培養液中的有毒成分等)、生物因素(包括真菌、細菌、病毒、及其他生物等的污染)以及操作因素(包括攪拌產生的剪切力、收獲方式等)的影響。因此，微藻培養系統的設計，需要充分考慮微藻的生長條件、氣候條件(光照、溫度、濕度等)、資源情況(土地、水等)、投資成本、運行成本等各種因素。
2.2.2培養方式
目前藻類培養主要包括自養和異養兩種方式。微藻的自養培養系統大致可分為兩種：即利用開放式戶外池塘或封閉式光生物反應器。這兩種培養方式的比較如表1所示。開放式戶外池塘可以分為跑道式、圓池式和斜坡式等。封閉式光生物反應器包括柱式、管式、板式及一些其它特殊類型。循環跑道式戶外池塘是當前微藻商業化養殖最主要的培養系統。
微藻異養培養，可采用傳統的發酵裝置進行培養，不需要光照，生長速度快，可縮短培養周期。但異養培養微藻不僅不能固定CO2，反而會排放出CO2，還需要外加有機碳源，培養成本高，失去了自養培養的優點，難以在實際生產中獲得競爭優勢。
2.3微藻的分離采收
微藻采收是微藻規模化培養和工業化應用的重要環節，然而，由于微藻及其培養液的特殊性，傳統的固液分離技術都無法直接用于微藻采收。因此，國內外針對微藻的采收一般都先對藻液進行預處理，而后再進行富集分離。
2.3.1藻液預處理
篇10
關鍵詞：生物柴油；發展現狀；經濟效益；環境危機；前景
柴油是國家戰略物質，廣泛用于工程機械、鍋爐、船舶、軍艦、交通等設備的柴油機燃料。2012年我國成品油表觀消費量2.75億噸，柴油消費量16947萬噸。為此，國家每年要花大量的資金進口柴油和原油以滿足日益增長的需求。生物能源是我國第三大能源，僅次于煤和石油，在全部能源消耗中約占15%，既可作為燃料用于發電，又能轉化為“柴油”。生物能源轉化為生物柴油，其主要原料來自植物油脂、動物油脂、酸化油、地溝油及各種油炸食品后的廢棄動植物油脂。近年來，實驗室研究的生物柴油生產技術非常多，而且針對各種不同的原料進行的工藝試驗很多。從反應來講，涉及物理法、化學催化、生物催化、超臨界無催化劑的酯化/酯交換反應。
一 我國現階段能源狀況
能源危機是人類本世紀中葉即將面臨的巨大挑戰。石油是應用最為廣泛的能源。國際上最新估算，地球上石油穩定供給不會超過20年，枯竭期僅為51年。中國是石油資源相對貧乏的國家，人均儲量僅為世界的12%。隨著國民經濟的高速增長，我國的石油資源日趨緊缺，自1993年我國成為石油凈進口國以來，原油進口數量逐年增加。 中國油氣供需日益矛盾，2006年據國土資源部預計，中國石油開采年限為15年，遠遠低于世界51年的平均水平。2005年，中國的石油對外依存度達到43%，有關部門預計，到2020年中國石油需求量將高達4.5億噸，其中2億噸自產，2.5億噸來自進口。尤其是近年國際油價大幅飆升，對中國經濟的影響越來越大。 我國原油資源不足，加上國際油價一路飆升的問題嚴重制約我國的石化工業的發展，為此，我國積極采取措施，加大替代能源基礎研究的技術開發的投入，實現能源多元化戰略，減少對石油資源的過分依賴。近年來，生物燃料被認為是很有潛力的替代能源，其中生物柴油在技術先進性，技術成熟度，經濟性，配套設施建設等方面具有極強的競爭力，是一種很有發展潛力的新能源。
二 前景分析
生物柴油于1988年誕生，由德國聶爾公司發明，它是以菜籽油為原料，經提煉而成的潔凈燃油。其突出的環保性和可再生性，引起了世界發達國家，尤其是石油資源貧乏國家的高度重視。
1.國外生物柴油發展現狀。美國是最早研究生物柴油的國家，自20世紀90年代初就開始將生物柴油投入商業性應用，美國1999年還專門簽署了開發生物質能源的法令，生物柴油B20被列為重點發展的清潔能源之一。 美國2011年生物基產品占總產品量的比重約12%。
歐盟國家主要以油菜為原料，發展油菜作為生物柴油的原料已成規模。2004年，歐盟國家以低芥酸菜油為原料生產的生物柴油約160萬噸，占歐盟國家同期生物柴油生產總量的80%，有效地緩解了柴油的緊缺局面。歐盟非常注重生物交通燃料，特別是生物柴油的發展。目前產量以年均33 %的幅度增長，生物柴油使用量在生物燃料中占75% 。2020年生物柴油的市場占有率能達到12% 。為刺激生柴油的發展。歐盟了一系列促進市場營銷的指令，要求成員國降低生物柴油稅率，德國、法國、意大利等都制定了對生物柴油減免稅的優惠政策。歐盟同時對利用休耕地種植生物柴油料進行補貼，并制定、完善了相關質量標準。目前歐盟生物柴油總產達到2 000萬t/a左右，保持著世界領先地位。
日本1995年開始研究生物柴油，盡管日本生物質資源匱乏，但在生物質利用技術研究方面所取得的專利已占世界的52% ，其中生物能源領域的專利占了81% 。
2.國內生物柴油發展前景。我國政府為解決能源節約、替代和綠色環保問題制定了一系列政策和措施。起步較晚，但發展速度很快，相關技術水平及標準體系已取得長足發展。柴油機燃料調合用生物柴油（BDlO0）生產標準正式頒布。國家政策鼓勵生物質新型燃料的發展，2012年5月科技部出臺了《生物質能源科技發展“十二五”重點專項規劃》。
雖國內外經濟不溫不火，歐債危機間歇性發作打擊全球投資者信心，進而影響實體經濟復蘇。2013年，我國乘用車市場仍將處于起飛期，潛在增速仍然高于GDP增速，預計為13%～14%，全年乘用車銷量達到1480萬輛。貨車方面，2013年我國GDP增速將比2012年提高約0.2個百分點。預計2013年，我國成品油需求量為2.93億噸，比上一年增長6%，其中汽油需求9350萬噸，煤油2060萬噸，柴油17830萬噸。
我國生物柴油產業發展潛力巨大。到2020年，世界將有5O%的有機化學品和材料來自生物質原料。
三 有利于緩解我國環境危機
石油在人類社會現代化發展中發揮巨大作用的同時，也帶來了嚴重的生態環境污染問題。資料顯示，大氣中70%的二氧化碳、80%的硫化物和70%的氮氧化物來自于化石燃料燃燒后的產物。2012年我國出現大面積長時間霧霾天氣，嚴重影響著居民的出行以及身心健康。出于國家經濟利益、戰略安全和可持續發展的迫切需要，新型、清潔能源的開發與利用，一直是我國政府和世界各國都極為關注的重大戰略問題。生物柴油與石化柴油相比有以下優點：十六烷值較高，含氧量高于石化柴油，可達11%，在燃燒過程中所需的氧氣量較石化柴油少，燃燒、點火性能優于石化柴油；不含芳香族烴類成分而不具致癌性， 并不含硫、鉛、鹵素等有害物質；生物柴油的閃點較石化柴油高， 有利于安全運輸、儲存；不含石蠟，低溫流動性好，適用區域廣泛。 生物柴油是典型的“綠色能源”，生產生物柴油的能耗僅為石油柴油的25 % ，可顯著減少燃燒污染排放；生物柴油無毒，生物降解率高達98 % ，降解速率是石油柴油的2倍；生產生物柴油適用的植物可以改善土壤，保護生態，減少水土流失；利用餐飲廢油脂生產生物柴油，可以減少廢油直接進人環境或重新進
入食用油系統，有較大的環境價值和社會價值。
四 生物柴油的經濟效益
生物燃料行業在歐盟和美國發展較快，預計年生產量將增長到2020年占液體燃料約1O% 。同時，美國已設定增加生物燃料生產的目標，2012年約8O億加侖/年，到2022年將達到約400億加侖/年。包括乙醇和生物柴油在內的全球生物燃料市場到2015年將增長12.9 %，將達到價值615億美元。
我國城市每年產生餐廚垃圾約2000萬噸，可回收廢油100多萬噸，醇解轉化率按80%計算，可生產生物柴油80萬噸 。2012年增長到6000萬噸每年，餐廚垃圾的熱值大概是2100kj/kg，生物柴油的熱值是38Mj/kg，生物柴油的總成本為5825元/噸。目前，生物柴油市場價格按6000元/噸計算 ，餐廚垃圾到生物柴油的轉化率為4%，年產生物柴油經濟效益為4200億，折合標準煤的熱值為3115800噸。
按國家再生能源中長期規劃，產能是2O萬噸/年。因需求與產量的反差，將會是形成產品供不應求的局面。到2020年我國實現生物能源占交通能源需要的15% ，也即7 200萬t。
參考文獻
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