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生物燃料应用范文1
正文
1、概述
生物质颗粒燃料是在一定温度和压力作用下，利用木质素充当粘合剂，将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压缩成棒状、 块状或颗粒状等成型燃料。中质烟煤相当；基本实现 CO2零排放，NOx和 SO2的排放量远小于煤，颗粒物排放量降低；燃烧特性明显得到改善，利用效率显著提高。 因此，生物质固体成型燃料技术是实现生物质高效、 清洁利用的有效途径之一。 生物质固体成型燃料主要分为颗粒、块状和棒状 3 种形式，其中颗粒燃料具有流动性强、燃烧效率高等优点，因此得到人们的广泛关注。
随着我国的再生能源快速发展，生物质成型燃料技术及其清洁燃烧设备的研究开发提高了秸秆运输和贮存能力，燃烧特性明显得到了改善，可为农村居民提供炊事、取暖用能，具有原料来源广泛、价格低、操作简单等特点，是生物质能开发利用技术的主要发展方向之一。
自2006年1月1日我国颁布实施了再生能源法。使我国生物质能源发展走上了快速规范化的道路。生物质能在我国主要是以农作物秸秆为主体的资源。秸秆长期被作为农村传统的用能，随着我国农村经济的发展，农民，特别是新一代的农民难以接受传统的、直烧秸秆生活用能的落后方式。但又苦于缺乏先进廉价的使用。也只能花高价用液化气、电、型煤等现代能源。由于现代能源的紧张和价格的日趋上涨，长期花高价用现代能源，农民又难以承受。特别是城镇及城市接壤区域居民采暖，800-900元每吨的煤，一个冬天要用上1-2吨满足采暖需要，农民甘愿受冻也不愿花如此大的费用，而城镇及城市接壤区域居民采暖受到环境要求的严格限制。目前，居民冬季用煤采暖的已越来越少。从这一点看，在现代社会有相当多的农民没有得到，也很难得到良好的能源服务，他们的现代生活水平还较低。国家早就重视如此重要的民生问题，从20世纪90年代初中国农业部和科技部就开始投资进行农作物秸秆资源化利用的研究、开发、试点示范和技术推广工作。近几年，中国农作物秸秆的清洁、方便能源利用的技术研究和开发工作已取得了一些成果，有些技术已趋于成熟，并得到一定程度的推广。现在，中国主要的农作物秸秆能源利用技术有秸秆气化集中供气技术、秸秆压块成型及炭化技术、利用秸秆制取沼气技术和秸秆直接燃烧技术。由于中国农村经济的发展，农民及城镇居民生活水平的提高，居民对清洁能源的需求，加上这些秸秆能源利用技术的不断发展和逐步完善，秸秆能源利用将逐渐由传统的、低效不卫生的直接燃烧方式向优质化和高效化方向发展。
国外关于生物质成型燃料与燃烧技术设备的应用以趋于成熟化和普遍化，我国生物质成型燃料的发展还刚开始，与之相适应的燃烧技术设备处于一种滞后状态。目前一些成型燃料的应用，主要是在现有燃烧设备的基础上，直接应用或改造应用，既使河南省科学院研制具有较高水平的家用颗粒燃料炉灶，也存在着技术不到位的情况，难以产业化发展，没有做到商品化应用。
有些单位在取得了生物质颗粒燃料炊暖炉灶的基础上，立足于建立一个秸秆成型颗粒燃料与高效清洁燃烧设备系统技术产品的有机统一，协调发展的机制。在进行“生物质冷成型燃料加工设备系统”和生物质颗粒燃料炊暖炉灶的研制过程中，重点解决了目前百姓采暖困难问题，创造了“生物质颗粒燃料供热锅炉”的成果。采用了生物质颗粒燃料炊暖炉灶的核心技术，实现了生物质高效、清洁燃烧、节能排放的目标。应用广泛，可满足城镇及城市接壤区域居民采暖需求。
2、物质颗粒燃料成型和清洁燃烧技术及设备
2.1传统成型方法。
它与现有的饲料制粒方式相同，即原料从环模内部加入，经由压辊碾压挤出环模而成粒状。
包括原料烘干、压制、冷却、包装等。该工艺流程需要消耗大量能量，首先在颗粒压制成型过程中，压强达到50～100MPa，原料在高压下发生变形、升温，温度可达100℃～120℃，电动机的驱动需要消耗大量的电能；其次，原料的湿度要求在12%左右，湿度太高和太低都不能很好成粒，为了达到这个湿度，很多原料要烘干以后才能用于制粒；第三，压制出来的热颗粒（颗粒温度可达95℃～110℃）要冷却才能进行包装。后2项工艺消耗的能量在制粒全过程中占25%～35%，加之成型过程中对机器的磨损比较大，所以传统颗粒成型机的产品制造成本较高。
2.2冷成型技术。
新型冷成型技术通过颗粒成型机直接压制，把秸秆、木料残渣等转化成大小一致的生物颗粒，其燃烧效率超过80%以上（超过普通煤燃烧约60%的效率）；燃烧效率高，产生的二氧化硫、氨氮化合物和灰尘少等优点。
2.3清洁燃烧设备
目前燃烧设备的理论研究和应用研究还较少，国内也引进一些以生物质颗粒为燃料的燃烧器， 但这些燃烧器的燃料适应范围很窄，只适用于木质颗粒，改燃秸秆类颗粒时易出现结渣、碱金属及氯腐蚀、设备内飞灰严重等问题，而且这些燃烧器结构复杂、能耗高、价格昂贵，不适合我国国情，因此没有得到大面积推广。
哈尔滨工业大学较早地进行了生物质燃料的流化床燃烧技术研究，并先后与无锡锅
炉厂、杭州锅炉厂合作开发了不同规模、不同炉型的生物质燃烧锅炉。 此外，河南农业大学研制出双层炉排生物质成型燃料锅炉，浙江大学研制出燃用生物质秸秆颗粒燃料的双胆反烧锅炉等。
3、发展前景分析
我国生物质能资源非常丰富，农作物秸秆资源量超过7.2亿吨，其中6.04亿吨可作能源使用。国家通过引进、消化、吸收国外先进技术，嫁接商品化、集约化、规模化的管理经验，结合中国国情，在农村推广实施秸秆综合利用技术，在节省不可再生资源、缓解电力供应紧张等方面都具有特别重要的意义。秸秆综合利用不但减少了秸秆焚烧对环境造成的危害、减少了温室气体和有害气体排放，而且对带动新农村建设无疑将起到重要的促进作用。从秸秆资源总量看，广大农村、乡镇的各种秸秆产量大、范围广。生物质固体燃料是继煤炭、石油、天然气之后的第四大能源，是可取代矿产能源的可再生资源，是未来一个重点发展方向。
参考文献
[1]刘延春，张英楠，刘明，等.生物质固化成型技术研究进展[J].世界林业研究，2008，21（4）：41-47.
[2]赵迎芳，梁晓辉，徐桂转，等.生物质成型燃料热水锅炉的设计与试验研究[J].河南农业大学学报，2008，42（1）：108-111.
生物燃料应用范文2
关键词：天然植物性饲料添加剂；养猪生产；免疫力
中图分类号：S816.7 文献标识码：B 文章编号：1007-273X（2017）03-0033-01
近年来，食品安全和饲料安全理念为更多人所重视，欧盟在2006年法令上全面禁止所有抗生素添加于饲料中，未禁止使用抗生素作为促生长剂的国家如美国、日本等也立法严格限制使用，并有规定的停药期。在此背景下天然的植物性饲料添加剂在畜禽生产中越来越受到重视。
1 植物性饲料添加剂的定义及其一般特征
本文中所指植物性饲料添加剂的定义为：植物性饲料添加剂（Phytogenic feed additives，PFA）是经由特定物理、化学或生化技术手段，从天然植物中提取和纯化得到的可作为畜禽饲料添加剂使用，对畜禽生产成绩和健康状况有改善作用的一大类纯天然、复合性植物源性产品。
一般特征：①从植物中提取（非化工合成）；②活性成分明确、含量稳定、可测定；③长期使用对动物和人类没有任何的毒副作用；④已通过实验证明可提高动物的生产性能以及畜产品品质[1]。
2 植物性饲料添加剂的效应
2.1 抗菌效应
通过测定植物性饲料添加剂的体外抑菌活性以及最低抑菌浓度结果发现，许多天然植物有特定的抗菌谱，不同植物对特定细菌的抑制作用存在很大的差距。由当归、蒲公英等组成添加剂的常见病原菌的体外抑菌试验结果显示，除鼠伤寒沙门氏菌外，该添加剂对其余各菌均有明显的抑制作用。
2.2 抗氧化、生长促进功效
大多的实验数据表明植物性饲料添加剂能降低饲料采食量和提高料肉比，一般来说植物性饲料添加剂具有促进猪和家禽生长的功效。天然植物性饲料添加剂能延缓和防治饲料中营养成分被氧化变质。如水芹、越橘叶、桉树叶、龙胆根等植物提取物均可抗氧化，使饲料在贮存时不易氧化变质。
2.3 清除自由基与提高C体免疫力
天然植物饲料添加剂中含有多种抗氧化，清除自由基以及提高免疫力的物质。研究发现，黄芪多糖能显著提高仔猪外周嗜中性白细胞百分数和淋巴细胞转化率。将水溶性苜蓿多糖添加到肉仔鸡早期生长阶段，能促进巨噬细胞吞噬能力和T细胞转化能力。
3 植物性饲料添加剂在养猪生产中的应用
3.1 调整仔猪肠道内菌群平衡
在中国台湾嘉义国立大学进行的百奥明公司生产的特定植物产品系列―Digestarom PEP应用于80羽鸡的对照试验结果显示，该植物性的提取物对经口感染的特定细菌有抗菌作用，肠道内梭状芽孢杆菌的水平和肠道病变损伤程度均降低。
3.2 提高断奶仔猪的免疫力
2010年四川农业大学进行了日粮添加PFA产品对断奶仔猪抗氧化能力影响的试验，结果显示，添加PFA组血清中谷胱甘肽过氧化氢酶含量有上升趋势，可以更多地清除由活性氧和-OH诱发的脂质过氧化物，保护细胞膜结构和功能的完整性。综合试验结果显示，日粮添加PFA对断奶仔猪的抗氧化能力有显著影响[2]。
4 影响植物提取物饲料添加剂应用效果的因素
不同植物的抗菌能力以及抗菌谱不同，同一种植物不同的品种之间的主要成分含量差异也很大。如在亚里斯多德大学培育的专利止痢草的活性物质的含量是普通野种止痢草的20倍左右。实验动物的生长阶段、饲粮组成与养殖环境都对添加剂的效用有一定的影响。
5 小结
利用天然植物性饲料添加剂可以减少抗生素和化学合成类饲料添加剂的副作用，提高畜禽生产性能。在中国，植物饲料添加剂的开发利用还处于起步阶段，加强植物提取物的基本研究是未来的一个可发展方向。正确的使用植物性饲料添加剂，并将其正确应用于养猪生产过程中，还需进行大量的研究实验工作。
参考文献：
生物燃料应用范文3
事实上，多年来，生物燃料作为一种新型能源一直被多国广为探索。不久前，中国商用飞机有限责任公司也携手波音公司进军航空生物燃料研发高地，双方成立节能减排技术中心，寻求提炼航空燃料的妙方。
而在这方面，英国算得上是佼佼者之一。早在2008年，英国的维珍大西洋航空公司就进行了首次使用生物燃料的航空飞行。这次飞行的机型是波音747，航程从伦敦到阿姆斯特丹，在一个飞机引擎中添加了20%的生物燃料，其原作物是椰子和巴西棕榈树。
生物燃料是当前全球应对气候变化讨论中的一个热点话题。如今，英国作为积极应对气候变化的国家，非常重视推动生物燃料的发展，在政策、商业、科研等方面都做了大量工作。虽然全球整个生物燃料市场的前景还面临一些争论，但英国的生物燃料产业仍在稳步发展。
1、用废弃食用油换乘车打折卡
据统计，在2009/2010财年英国车辆所使用的生物燃料中，约71%是生物柴油，约29%是生物乙醇，还有很小一部分的生物甲烷。
目前，一些英国公司正在通过国际合作发展生物燃料。例如英国石油公司与美国Martek生物科学公司签署了合作协议，共同开发把糖分转变为生物柴油的技术。英国“太阳生物燃料”公司前几年曾在非洲大量投资，购买土地种植麻风树，以便从麻风树果实中提炼生物燃料。
在英国国内，一些公司通过回收废弃食用油来生产生物燃料。例如英国最大的公交和长途公共汽车运营商STAGECOACH就有这样一个项目，该公司向居民发放免费容器盛装废弃食用油，居民以此换取乘车打折卡，所收集的废油被送到一家能源公司制成生物柴油，供STAGECOACH公司的部分车辆作为燃料使用。
虽然生物燃料现在还主要应用于车辆，但英国一些航空公司已率先进行了航空业使用生物燃料的探索。例如“维珍大西洋”公司在2008年进行了全球首次使用生物燃料的试飞，在一架波音747客机的一个引擎中加入了20%的生物燃料，从伦敦飞到了阿姆斯特丹。
2、科学界热衷生物燃料
据介绍，英国科学界非常热衷于研究生物燃料，相关研究走在世界前列。有些研究关注如何降低生物燃料的成本，如帝国理工学院等机构研究人员在《绿色化学》上报告说，用木材制造生物燃料时常需要将木材粉碎成很小的颗粒，这个过程需要消耗不少传统能源，估计每粉碎一吨木材需消耗约8英镑的能源。但如果在粉碎过程中加入某种离子液体作为剂，可以把这个环节所消耗的能源量降低80%，把粉碎每吨木材消耗的能源成本降低到约1，6英镑。据估算，最后得到的生物乙醇的价格有望因此降低1 O%。
除成本研究外，还有些研究在探索使用不同的原材料来生产生物燃料。使用甘蔗、玉米等农作物来制造生物燃料常被指责与民争粮、与粮争地，但如果使用通常废弃的秸秆等部位来制造生物燃料就可以避免这个问题。秸秆的主要成分是纤维素，如何分解纤维素一直是个难题。
英国约克大学等机构的研究人员在美国《国家科学院学报》杂志上说，他们从真菌中发现了一种名为G H61的酶，它能够在铜元素的帮助下以较高的效率分解纤维素，使其降解为乙醇，然后用以制造生物燃料。
此外，树木枝干和许多植物的茎秆中还含有许多通常难以分解的木质素，英国沃里克大学等机构研究人员在《生物化学》杂志上说，一种红球菌能分泌一种具有分解木质素能力的酶。这种红球菌可以大量培养，因此也可以用于分解植物茎秆制造生物燃料。
3、民众自制生物燃料
尽管生物燃料在英国获得商界及科学界人士的“全方位”支持，但对于大部分英国民众来说，是否在开车时使用生物燃料仍取决于它的价格，单纯出于环保目的而使用生物燃料的人群毕竟还是少数。
对于使用柴油发动机的汽车来说，许多车辆不需要改装就可以烧生物柴油，而现在英国一些加油站出售的柴油价格在每升1.4英镑左右，有公司出售的生物柴油售价在1.25英镑左右，但每升生物柴油能驱动车辆行驶的距离通常低于传统柴油，因此消费者往往会随着油价的波动和性价比的变化，选择是否使用生物燃料。
有意思的是，有些具备相应知识的英国民众还自制生物燃料，这样会比买油便宜得多。
根据英国《每日电讯报》报道，萨默赛特郡的詹姆斯。莫菲就是这样一个例子。他从两家餐厅购入废弃食用油，每升只需1 O便士；在筛去渣滓后，向其中加入甲醇和氢氧化钠等化学物质，经过加热和沉淀等过程，就能得到自制的生物柴油。
他说，自己开车每月消耗150升生物柴油，制造这些生物柴油的成本是每升约18便士，这比市场价格要便宜得多。根据英国税务海关总署的规定，民众每年自制生物柴油2500升以下无需交纳任何费用。因此，像莫菲这样自制生物柴油的民众可以给自己省下一大笔钱。
4、政府稳步推进
在英国能源与气候变化部201 1年的《英国可再生能源路线图》中，有关机构专门列出了有关生物燃料的目标。其中提到，在2009/201 0财政年度，英国道路上行驶的车辆使用生物燃料的比例占道路交通所用总燃料的3，33%，这个比例在近几年一直处于增长之中，英国计划到2014年将其提高到5%。
由于生物燃料主要用于供给车辆，英国交通部也参与了相关管理工作，负责《可再生交通燃料规范》的实施。根据这项法规，英国每年销售量在45万升以上的燃料供应商必须使生物燃料等可再生能源在其销售量中达到一定比例，如果自身销售的生物燃料达不到相应比例，则需要花钱从其他超额完成任务的燃料供应商那里购买相应份额。
这个比例是逐年上升变化的，目前的指向是前面提到的在2014年5%的目标。客观地说，这是一个稳健的目标，每年的上升幅度不大，显示出英国政府稳步推进生物燃料发展的态度。
此外，英国政府还对生物燃料的标准进行了规定，即与传统化石燃料相比至少能减排温室气体35%以上，并且原料产地的生物多样性不能因为生产生物燃料而受到影响。这是为了让生物燃料能够切实起到保护环境的效果。
5、前景还不明朗
需要说明的是，英国的生物燃料虽稳步发展，但仍称不上达到“快跑”的程度。
一方面，英国商界虽然在发展生物燃料方面做出了诸多探索，但并没有出现特别明显的增长，一些项目还遇到了问题。比如有报道称太阳生物燃料公司在非洲某些国家的项目已经终止，维珍大西洋公司虽然率先探索在飞机上应用生物燃料，但现在全球已有多家航空公司实现了使用生物燃料的商业化飞行，而维珍大西洋公司却没有太多进一步的消息。这可能与联合国气候变化谈判结果波动和全球生物燃料市场本身的前景也还面临一些争论有关。
生物燃料应用范文4
文章中提到了生物燃料企业“吃不饱”的问题，与以往政策支持向生产领域倾斜不同，本文提出生物燃料产业链重心向种植和原料生产倾斜，并加大政策支持力度。对生物燃料生产企业来说，这未尝不是个好消息。
生物燃料通常指生物液体燃料，是重要的交通替代燃料。相对于其他替代燃料，生物燃料具有与现有基础设施兼容性好、能量密度高、清洁低碳、资源可再生且资源基础广阔等优点，而且已具有规模化生产应用的实际经验，可望成为重型卡车、航运和航空等长途交通工具的最经济可行的清洁替代燃料。
20世纪90年代以来，为保障能源安全、应对气候变化、保护环境、促进农业发展，许多国家制定实施积极战略和政策，推动生物燃料的规模化开发利用。我国在上述各领域也面临着巨大挑战，也亟待制定符合我国国情的战略和政策，促进生物燃料的规模化发展。
为此，国家发展改革委能源研究所开展了“中国可再生能源规模化发展研究”，通过考察分析国际上生物燃料产业发展趋势和政策实践，评估我国生物燃料的发展潜力和重大挑战，进而探讨我国生物燃料规模化发展的战略任务、总体思路和发展路径，并提出促进我国生物燃料产业发展的政策措施建议。
国际政策趋向——扶持与监管并重
20世纪90年代以来，为促进农业经济、改善大气质量、减排温室气体，以美国、欧盟国家和巴西为代表的许多发达国家和发展中国家制定实施了规模空前的生物燃料项目和积极的扶持政策，全面推动了生物燃料产业的蓬勃发展。虽然2008年金融危机以来受到油价低位运行和市场需求疲软的影响，但各国扶持政策保持延续并继续深化，大型石油企业开始大力介入，技术研发取得积极进展，应用领域扩展到航空领域，推动了生物燃料产业加快升级转型和继续扩大规模。
目前，以粮糖油为原料的燃料乙醇和生物柴油（通常被称为传统生物燃料，或第一代生物燃料）已进入商业化发展阶段，以农林业有机废弃物、专用非粮能源植物/藻类微生物等生物质为原料的先进生物燃料（或第二代、第三代生物燃料）正在建设一批示范项目，预计在今后10年内逐步实现商业化。2009年全球燃料乙醇和生物柴油产量分别达到5760万t和1590万t，绝大部分集中在美国、巴西和欧盟地区。据国际能源机构（IEA）的生物燃料路线图分析，2010年全球生物燃料产量约1000亿升，满足全球3%道路交通燃料需求；2050年生物燃料可满足全球交通能源需求的27%，可年减排21亿t二氧化碳。
虽然生物燃料在近年来发展迅速并初步展示了广阔的发展潜力，但也开始引发了众多争议和批评，主要是生物燃料的节能减排效益和发展潜力、以及对粮食安全和生态环境的威胁，反映了生物燃料产业自身及其社会经济含义的复杂性。
近年来，一些领先国家和国际组织积极推动建立扶持与监管并重的政策体系，促进生物燃料产业健康持续发展。在扶持政策方面，早期主要采取了投资补贴、减免消费税和燃油税等措施，近年来美国和欧盟许多国家陆续引入了再生燃料标准（RFS）等强制性市场份额政策，并特别规定先进生物燃料的具体发展目标和更高贡献度。在监管政策方面，近年来欧美国家开始规定生物燃料的最低温室气体减排率，调整农业及土地政策，推动建立可持续生产准则和产品认证体系；包括我国在内的部分发展中国家则禁止使用或严禁扩大使用粮食原料，以确保可持续发展。
我国生物燃料生产潜力大
由于我国人口保持增长、饮食水平的持续提高，而优良耕地减少、水资源相对短缺，利用传统粮糖油原料发展生物燃料的潜力在我国非常有限。利用非粮原料将是我国发展生物燃料的根本方向。
我国早在上世纪90年代即开展以甜高粱、小桐子为原料的生物燃料生产技术研究，“十一五”以来，大批企业，包括大型企业，积极投身非粮生物燃料产业研发。目前，我国利用薯类、甜高粱、小桐子等非粮作物/植物生产燃料乙醇和生物柴油的技术已进入示范阶段。木薯和甘薯乙醇技术也可实现商业化应用，广西于2007年建成年产20万t木薯乙醇项目。甜高粱乙醇技术开发取得实质性进展，已开发出高品质杂交种籽，自主开发的发酵工艺和技术达到实用水平，并在黑龙江省建成年产5000t乙醇的示范装置。木质纤维素乙醇在原料预处理、纤维素转化以及酶制剂生产成本等方面均取得实质性进展，在黑龙江、河南等地建成了年产数百吨和数千吨乙醇的示范生产装置。生物柴油产业化示范工作的时机也已基本成熟，但受废油资源收集利用量、油料植物种植基地建设进度的限制，目前只有少数生物柴油企业实现规模化持续生产，也没有正式进入车用成品油的主要流通使用体系。其他第二代生物燃料（如合成燃料技术）目前仍处于实验室研究和小规模中试阶段。
目前我国还没有全面深入开展生物质能资源潜力评价。初步估算，利用废糖蜜、食品加工业和饮食业废油、棉籽油等废弃糖油类资源，估计可满足年产80万t燃料乙醇和200万t以上生物柴油的原料需求。可能源化利用的农作物秸秆和林业剩余物年产量目前约2.5亿t，且可望继续增加，在中长期可满足年产3000～5000万t第二代生物燃料的原料需求。另外，还可通过推广良种良法、品种替换、开发劣质边际土地等途径发展能源植物，例如甜高粱、木薯、麻疯树等。相关土地评估显示，我国现有约3200万～7600万hm2边际性土地，但适合能源植物生长的土地资源有待查清。
生物燃料应用范文5
关键词：葡萄糖燃料电池 生物燃料电池 直接燃料电池 研究进展
中图分类号：TM911 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）06-0289-02
燃料电池作为一种新型能源，具有能量转换效率高、功率密度高、响应速度快、启动时间短、洁净、无污染、噪声低等优点，适用于可移动动力源、电动车以及分散电站，既可以集中供电也适合分散供电。葡萄糖是具有潜在的巨大能量密度的生物质燃料，其完全转化为CO2将转移24个电子，经热力计算可得理论能量密度为4430 Wh・kg-1[1]。造纸、酿酒等工业废水中都含有大量的葡萄糖，且相较于甲醇等生物质燃料，葡萄糖具有无毒无臭、清洁等特点，可成为代替甲醇作为燃料电池的能源。
一、葡萄糖燃料电池的分类
根据葡萄糖燃料电池（Glucose fuel cell， GFC）按照催化剂的种类可以分为葡萄糖生物燃料电池（Biofuel cell， BFC））和葡萄糖直接燃料电池（Direct glucose fuel cell， DGFC）。葡萄糖生物燃料电池是以微生物或酶为催化剂，将燃料中的化学能直接转化为电能的一种特殊燃料电池。 微生物燃料电池（Microbial fuel cell， MFC）是通过微生物的催化反应将化学能转换成电能，相对酶燃料电池（Enzyme biofuel cell， EBFC）寿命较长。但由于细胞膜的传质阻碍，使电子从微生物转移到电极上的比较困难，导致其产电性能较低。酶生物燃料电池通过的酶来催化燃料的氧化和氧的还原。一方面，单酶只能部分氧化葡萄糖，能输出的能量密度较低；另一方面酶是蛋白质，其寿命很短也很容易受到环境的影响，所以大多酶生物燃料电池只能部分氧化燃料且寿命有限。近年来的一些研究中，在碱性溶液下使用贵金属催化剂（如铂）来代替酶或微生物，以增加葡萄糖燃料电池的产电性能[2]。这些贵金属由于其长期稳定性和生物相容性，成为葡萄糖燃料电池中合适的催化剂。所以使用金属催化剂的葡萄糖直接碱性燃料电池逐渐得到关注。
二、葡萄糖生物燃料电池
生物燃料电池是利用酶或者微生物组织作为催化剂将燃料的化学能转化为电能的一类电池。19世纪80年代，研究人员试图用生物燃料电池从天然作物的废弃物中产生电能，出现了采用固定酶电极和电子介体的生物燃料电池。20世纪90年代起，利用微生物发电的技术出现了较大突破，生物燃料电池在环境领域的研究与应用也逐步发展起来。
微生物燃料电池具有酶生物燃料电池所不具备的优点，如长期工作稳定性好以及对燃料的催化效率较高等。与微生物燃料电池使用全细胞微生物作为生物催化剂，因为没有细胞膜限制传质，而且没有微生物分子的稀释作用而实现的高的酶负载量，酶生物燃料电池可能有更高的能量输出。由于酶电极催化反应的性质不同，不同酶修饰的电极可以分别用于酶生物燃料电池的阳极或阴极。酶生物燃料电池通常在阳极利用氧化还原酶作为生物催化剂通过氧化化学化合物产生电能。酶生物燃料电池的阳极主要有含有辅基FAD 的氧化酶（如葡萄糖氧化酶，GOx） 电极、具有辅基NAD（P）+的脱氢酶（如乳酸脱氢酶，LDH） 电极。研究较多的阴极有微过氧化物酶电极、漆酶Lac 电极、胆红素氧化酶BOD 电极、HRP 电极。根据电极上固定酶数量的不同，可以分为单酶电极和多酶电极。固定化GOx电极是酶燃料电池中采用最多的酶阳极。以阳极为葡萄糖氧化酶修饰电极为例，电池工作时，在GOx的辅因子FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸） 的作用下葡萄糖转化为葡萄糖酸内酯并最终转化为葡萄糖酸。反应产生的电子通过介体转移到电极上，H+透过质子交换膜传到阴极；Lac和BOD常用作O2 还原的生物催化剂，O2被还原为水。
完全氧化燃料能够获得很高的能量输出，但是大多数酶生物燃料电池中，都只采用一个酶来部分氧化生物燃料。例如虽然葡萄糖具有很高的能量密度，但它需要12个酶氧化步骤才能完全氧化它，因此单一酶生物燃料电池只能获得有一个相对较低的能量密度。多酶电极是用固定在同一电极上的多种酶催化连续或同时发生的多个反应。多酶电极扩大了酶燃料电池可使用燃料的范围，提高了输出电流或电压，具有单酶电极难以达到的性能。在已有的研究中，多酶级联的范围从简单的双酶系统到复杂的仿代谢途径酶系统。在一个生物燃料电池中，第一个使用的一种酶级联的是Palmore等[3]，利用以NAD（P）+为辅酶的醇脱氢酶（ADH）、醛脱氢酶（AldDH）和甲酸脱氢酶（FDH）的多酶级联，将甲醇完全至二氧化碳。这是第一次将酶串联然后将燃料完全氧化的研究，但是这个理论适用于氧化所有的生物燃料。此后，科学家们开始研究使用代谢途径中的多酶应用于生物燃料电池以提高其能量输出，Akers等[4]用相同与甲醇的酶级联用于氧化乙醇，Daria等[5]利用三羧酸循环（Kreb’s cycle）中多酶完全氧化乳酸，Xu等[6]利用一个六酶级联将葡萄糖氧化为CO2。
三、葡萄糖直接燃料电池
葡萄糖直接燃料电池即是以金属催化剂作为葡萄糖燃料电池的催化剂催化氧化葡萄糖，将反应的化学能转化为电能。直接燃料电池不用与生物燃料电池一样考虑适宜酶及微生物活性的pH、温度、营养物等环境条件，因此此类燃料电池也具有较强的稳定性。在目前的葡萄糖直接燃料电池的研究中，常用于催化葡萄糖反应的催化剂通常分为贵金属如铂、金和银，合金和过渡金属及过渡金属氧化物等。
直接燃料电池大多是采用膜电极组件作为空气阴极的单室燃料电池。直接葡萄糖燃料电池根据其反应环境可以分为碱性葡萄糖燃料电池和中性葡萄糖燃料电池；根据其使用的离子交换膜可以分为无膜燃料电池、阴离子交换膜燃料电池（AEM-DGFC）和阳离子交换膜电池（CEM-DGFC）。
非酶催化剂在CEM-DGFC中作为阳极催化剂催化葡萄糖氧化，发生电子转移的过程如下[7]。
阳极反应：
阴极反应：
在阳极催化层表面，氢氧根离子与阳极反应生成的H+发生反应，促进阳极表面反应的正向进行，从而影响电池的性能。在CEM-DGFC中，葡萄糖氧化反应生成的H+从阳极通过阳离子交换膜向阴极转移，在阴极与空气中的氧气发生氧还原反应，传递电子，因此空气阴极处气体为氧气或空气即可。
非酶催化剂在AEM-DGFC中作为阳极催化剂催化葡萄糖氧化，发生电子转移的过程如下[8]：
阳极反应：
阴极反应：
在阳极催化层表面，氢氧根离子的浓度直接影响电极表面葡萄糖氧化反应的动力，从而影响电池的性能。在AEM-DGFC中，阴极上空气中的氧气和水发生氧还原反应生成OH-，通过阴离子交换膜转移至阳极发生葡萄糖氧化反应，因此阴极处需同潮湿空气或潮湿氧气。
四、总结与展望
随着经济发展与环境、能源之间的矛盾越来越突出，燃料电池因其绿色无污染且原料来源广泛、生物相容性好，是一种可再生的绿色能源，越来越受到人们的关注。
目前葡萄糖燃料电池的研究还处于基础理论研究阶段，还存在电池的输出功率比较低、使用寿命短等问题。但随着生物、电化学、材料学和环境工程等学科交叉研究的深入，特别是传感器和生物电化学研究的快速发展，以及对电极材料、纳米材料科学等研究的层层深入，葡萄糖燃料电池的研究必然会得到更快的发展。并将有望成为一种电子装置在疾病的诊断和治疗、航空航天等领域得到广泛应用。
参考文献
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生物燃料应用范文6
【关键词】生物质；发电项目；脱硫
世界一次能源缺乏，而我国一次能源更是紧缺，各国都在寻找开发可再生能源，如太阳能、风能、垃圾废料、生物质能等。生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能。在可再生能源中，生物质能以实物形式存在，具有可储存、可运输、资源分布广、环境影响小等特点，受到世界各国的青睐。生物质能是目前应用最为广泛的可再生能源，其消费总量仅次于煤炭、石油、天然气，位居第四位，并且在未来可持续能源系统中占有重要地位。但是在生物质作为燃料的发电项目中，大气污染仍需要特别关注，提出切实可行的预防措施。
本文以洪雅县生物质发电厂项目环评为例，分析其生物质燃料成份与SO2预防及治理措施的关系。
1 洪雅县生物质发电厂概况
项目为利用洪雅县境内的林（竹）木及各类农作物秸秆直接燃烧发电的生物发电厂，其装机容量为1×120t/h生物质高温超高压循环流化床锅炉，配套1×30MW高温超高压凝汽式汽轮发电机组，为生物质直燃式发电项目。项目采用秸杆、林业三剩物及次小薪材作为燃料，用量20.5万t。项目建成后每年可为电网提供清洁能源约2.25亿kW.h/a。
2 生物质燃料成份分析
洪雅县生物质发电厂的生物质燃料来源主要来自于林（竹）木废弃物、秸秆、奶牛粪便等，根据燃料配比比例：玉米秸秆24%、竹枝18%、稻草13%、锯末7%、灌木23%、牛粪15%，采用加权平均，混合生物质燃料的成份如下表1。
3 生物质电厂常规的SO2控制技术
目前，生物质电厂控制二氧化硫的处理方法较多，比较常用的为炉内喷钙脱硫技术。炉内喷钙脱硫技术是通过向炉内直接添加石灰石粉来控制SO2排放。投入炉内的石灰石在850℃左右条件下发生煅烧反应生成氧化钙，然后氧化钙、SO2和氧气经过一系列化学反应，最终生成硫酸钙，化学反应式为：
CaCO3CaO+CO2（煅烧反应）
CaO+SO2+1/2O2CaSO4（固硫反应）
石灰石在煅烧过程中，由于CO2溢出，在固体颗粒的表面及内部形成一定的孔隙，为SO2向颗粒内部扩散及固硫反应的发生创造了条件。在CFB锅炉燃烧条件下，石灰石煅烧反应生成的CaO具有较高的孔隙率，脱硫反应活性好，可以有效增加石灰石有效利用率，提高CFB锅炉炉内脱硫效率。
4 洪雅县生物质发电厂SO2控制技术
根据对该电厂所采用的生物质燃料成份分析，混合燃料含硫量约为0.09%，燃料中灰分中的CaO含量约为23.73%，根据燃料的使用情况（年使用燃料20.5万t）可计算出SO2的产生浓度为326mg/Nm3；根据燃料灰分的产生量（约为1.22t/h（9150t/a））分析，
灰分中CaO含量（t/a）=9150×23.73%=2171.295；
原料中Ca含量（t/a）=2171.295×40÷56=1550.925
核算出原料中的Ca的摩尔数为38，生物质燃料全硫含量校核值约为0.09%，原料中的硫的摩尔数为5，因此，校核燃料的钙硫比=38/5=7.6，大于2.0，固硫率按50%计，因此，项目SO2的最大排放浓度为163mg/Nm3，满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中表1二氧化硫（四川地区）最高允许排放浓度200mg/Nm3的要求，SO2可直接达标排放，不需另采取烟气脱硫设施。
5 结论
本文根据对洪雅县生物质发电厂所采用的混合生物质燃料成份及燃料灰分分析，得到燃料含硫量及灰分中氧化钙的成分，进一步分析出原料中钙的含量，可计算出燃料的钙硫比及固硫率，经以上论证可以看出，生物质发电项目，经过对原料及灰分的成份分析，可得出燃料中钙硫比，其产生的二氧化硫经过燃料中本身含有的钙进行固硫，不需新增其他脱硫设施，可满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中图1二氧化硫的最高允许排放浓度要求。
【参考文献】
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