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生物燃料研究范文1
微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell，MFC）是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是：在阳极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂（一般为氧气）在阴极得到电子被还原与质子结合成水。
一、作用原理
参与传递电子的介体与微生物和阳极之间的作用形式有三种：（1） 微生物将氧化还原反应产生的电子直接传递给溶解在溶液中的介体，介体再将电子传递给电极；（2）介体能进入到微生物体内，参加反应被还原，从微生物体内出来后再将电子传递给电极；（3） 微生物吸附在电极表面，它将反应产生的电子传递给在细胞表面的介体，再通过介体传递给电极。
二、研究目的和意义
目前，我国工业化进程发展迅速。在工业化快速推进过程中，对能源的需求和依赖日益增长。然而，目前支撑着工业和经济发展的化石燃料已经难以为继。因此，发展新能源和可再生能源，减少对国际石油市场的依赖，已经成为我国重要的战略性布局。微生物电池不仅用于产生清洁能源，还能净化污水。污水处理费时费钱还消耗大量能量，基本是个只投入不产出的行业，也是让各国政府头疼的一大难题。因此，又能净化水质，又能发电的微生物燃料电池一旦出现，将有望把污水处理变成一个有利可图的产业。微生物燃料电池（Microbial fuel cell， MFC）是一种以产电微生物为阳极催化剂将有机物中的化学能直接转化为电能的装置，在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景。虽然目前已发现很多产电微生物，如希瓦氏菌、地杆菌、克雷伯氏杆菌等，但这些菌种均只能在中性条件下产电。理论上，碱性条件可以抑制甲烷的产生从而有利于电能输出，而且碱性废水是工业废水的重要组成部分。产电微生物如何将有机物代谢产生的电子传递到电极上一直以来是MFC研究的一个重要方向，因此，研究碱性条件下的微生物产电机制对MFC的电能输出与碱性废水的生物处理均有重要意义。中国科学院成都生物研究所应用与环境微生物中心李大平研究员课题组在微生物燃料电池的产电机制研究方面取得突破性进展。他们从污染环境中分离出一株嗜碱性假单胞菌（Pseudomonas alcaliphila），该菌株在碱性条件下能够分解有机物的同时产生电能，最佳pH为9.5。通过研究发现，该菌株在MFC体系中代谢有机物的同时产生吩嗪-1-羧酸介体（phenazine-1-carboxylic acid，PCA），该介体起电子穿梭的作用从而实现电子从有机物到电极的传递过程。
三、研究内容与方法：
1、微生物燃料电池的菌种群落的培养
产电细菌是微生物燃料电池的核心构件。产电细菌的电化学活性直接决定了微生物燃料电池的能量密度。而对于微生物燃料电池中的微生物， 不论是自身具有电化学活性，还是进行种间电子传递，对于它们构成的生物群落的研究刚刚开始。本项目将依托舟山地区得天独厚的自然地理环境和丰富的微生物群落，通过对海底沉积物的选取和以及细菌培养，以期能够发现新型产电细菌，提高海底微生物燃料电池的功率密度， 并研究其产电机理。
2、海洋沉积物微生物燃料电池系统的设计和优化
微生物燃料电池系统主要包括三个要素：阳极，阴极和膜。 由于海洋沉积物燃料电池工作于海水环境中，海水中含有高浓度的盐分，工作环境恶劣，这将对海洋沉积物燃料电池的构件提出了更高的要求。另外，微生物燃料电池的造价也会直接影响微生物燃料电池的实用化进程。在微生物燃料电池的使用中，一般使用氧气做电子受体，碳担载的贵金属纳米粒子（Pt）作为氧还原催化剂并用交换膜将微生物燃料电池的阳极和阴极隔开。贵金属催化剂的使用，提高了微生物燃料电池的成本，并且，海水中的氯离子会对Pt催化剂产生毒化作用，这将会造成微生物燃料电池的效率损失。因此，本项目将设计一种新型的微生物燃料电池系统，采用双极膜作为微生物燃料电池阴极与海水的分隔物，利用水离解产生的氢氧根和氢离子作为传输介质，隔绝海水中氯离子对阴极催化剂的毒化作用这是本项目的技术关键。
四、研究目标与结果
第一部分为对原有燃料电池的改造：本实验室原有燃料电池反应器多个，但是由于微生物燃料电池中微生物为厌氧性细菌，需要将燃料电池原有气室改造为适合微生物生长的密闭培养室。
第二部分为培育和优化产电菌种群落：本项目将分别从小黄蟒岛等具有代表性的岛屿处选出海底沉积物，在燃料电池细菌培养室内培养，启动并测试微生物燃料电池的功率密度，以期能够得到高功率，非硫还原的产电菌种。
生物燃料研究范文2
摘要：利用废弃油脂制备生物柴油不仅具有可观的经济效益，而且具有良好的社会效益和环境效益.为研究生物柴油掺水微乳化的燃烧和排放性能，在同一台双缸四冲程直喷式柴油机上进行了对比试验，测量燃料的燃烧压力和排放浓度.研究结果表明：与生物柴油相比，生物柴油掺水微乳化燃料的峰值燃烧压力的相对高低随发动机负荷变化.在排放特性中，生物柴油掺水微乳化燃料的烟度和NOx排放量显著降低，这证明掺水微乳化燃料能够改善燃烧状况，控制柴油机主要污染物排放.
关键词：
微乳化； 生物柴油； 燃烧特性； 排放特性
中图分类号： TP 392文献标志码： A
我国每年餐饮业废弃油脂产量达250多万t[1]，将其转化成生物柴油不仅可解决地沟油重返餐桌这一食品安全问题，同时也有利于减轻我国逐年加剧的能源紧缺问题.
由于生物柴油含有10%的氧，造成排放中NOx含量较高.在环境保护日益受到重视的条件下，关于如何降低生物柴油NOx排放的研究越来越多.生物柴油掺水微乳化燃料是生物柴油、水以及表面活性剂组成的具有热力学稳定性的混合物.它能够结合生物柴油和掺水燃烧的优点，而且长期稳定不分层[2].本文通过在生物柴油中掺入乙醇和水形成微乳化燃料，并与生物柴油进行燃烧和排放对比研究，为废弃油脂生物柴油的推广使用提供了试验、理论依据.
1试验仪器与方法
1.1试验发动机及测试仪器
试验采用的发动机为直列、水冷、四冲程、直喷式燃烧室CT2100Q型.其主要技术参数如表1所示.
试验中采用由CB-566型燃烧分析仪、电荷放大器、压力传感器、光电传感器和曲轴转角发生器等组成的一套动态测试分析仪，测量发动机的示功图；废气排放采用AVL DiGas 4000 型发动机排气分析仪测量；烟度采用AVL DiSmoke 4000型部分流不透光烟度计测量.
1.2试验燃料的配制
首先将生物柴油与乙醇按照9∶1的体积比混合配制成100 mL基础燃料.乳化剂由于密度和黏度大且用量相对较少，采用称取质量的方法将乳化剂加入100 mL燃料油中，然后按照试验要求分别掺水1 mL和3 mL搅拌形成生物柴油掺水微乳化燃料，分别用W1和W3表示.生物柴油用B100表示.试验用生物柴油的理化特性如表2所示，三种燃料的配制比例如表3所示.
1.3 试验及处理方法
1.3.1燃烧特性试验及处理方法
选择转速为1 500 r・min-1，平均有效压力分别为0.177 0 MPa、0.190 4 MPa、0.304 6 MPa的工况点进行测试.燃烧压力通过燃烧分析仪直接测出并采集，连续采集100个循环并进行平均计算.
1.3.2排放特性试验及处理方法
试验中，选择转速分别为1 500 r・min-1和1 800 r・min-1的负荷特性（平均有效压力为0.076 2～ 0.342 7 MPa） ，对比分析生物柴油掺水微乳化燃料与生物柴油的氮氧化物和炭烟排放特性.
2试验结果分析
2.1燃烧特性的对比分析
图1为转速1 500 r・min-1下，平均有效压力分别为0.076 2 MPa、0.190 4 MPa、0.304 6 MPa时燃料W1、W3与B100燃烧压力对比.从图中可看出：
（1）在小负荷下，W1和W3的峰值燃烧压力略低于B100.这是由于微乳化燃料中掺入水和乙醇，小负荷下缸内热力状态低，水的汽化潜热高，形成混合气需要吸收更多热量；乙醇的十六烷值低，同时水不能燃烧，使得微乳化燃料的着火性变差，影响燃烧过程，导致做功行程边燃烧边做功，峰值燃烧压力降低.由于W3中的掺水量比W1大，因此峰值燃烧压力低于W1.
（2）随着负荷的增加，W1、W3的峰值燃烧压力逐渐大于B100.造成微乳化燃料峰值燃烧压力升高的原因是：虽然W1和W3燃料的低位热值明显低于B100，但乙醇的含氧量为34.78%，远高于生物柴油，在燃烧过程中，W1和W3的高含氧量将使燃烧加速，放热也更加集中.同时，水作为微乳化燃料的内相，燃烧过程中水吸热汽化产生微爆效应，相当于对燃料进行二次雾化，从而使燃烧更加完全.而且，随着负荷的进一步增加，气缸内的热力状态提高，乙醇对燃烧的加速作用和水的微爆效应进一步得到体现.
（3）在高负荷状态下，随着负荷增加，循环供油量增加，进入气缸内的水增多，水汽化需要消耗更多的热量，因此造成峰值压力降低[3-6].
从试验结果可得出：随着负荷的增大，乙醇对燃烧的加速作用和水的微爆效应逐渐明显，但负荷增大到一定程度时这两个作用的影响逐渐减弱.
2.2排放特性对比分析
2.2.1NOx排放对比
转速分别为1 500 r・min-1和1 800 r・min-1时W1、W3与B100的NOx排放量对比如图2所示.从图中可看出，W1、W3的NOx排放量明显低于B100，而且随着负荷增大，降低的幅度增大.转速为1 500 r・min-1时，在试验的六个工况点，微乳化燃油W1、W3的NOx排放量相对于生物柴油分别降低了12.4%和16.1%.在微乳化燃料燃烧过程中，虽然乙醇的加入会使得微乳化燃料含氧量进一步增加，导致NOx排放量增加；但是水的汽化潜热高于B100，在燃烧过程中吸收热量使得燃烧温度低于B100，并且水的微爆效应有利于燃油的充分雾化，防止局部富氧，从而使得微乳化燃料NOx排放量降低.W1的NOx排放量相对高于W3，这是由于W3的掺水量大，汽化对气缸内温度降低的影响大[7].
随着负荷增大，三种燃料的NOx排放量逐渐增加，到达一定峰值后开始减小，特别是在转速为1 500 r・min-1时.对于柴油机而言，小负荷时，混合气中有较充足的氧，但燃烧室内温度较低，故NOx的排放量较低；随着负荷增大，燃烧温度升高，故NOx的排放量升高；大负荷高转速时，虽然燃烧温度升高，由于氧含量降低以及反应时间缩短，NOx的排放量低.
2.2.2烟度排放对比
转速分别为1 500 r・min-1和1 800 r・min-1时W1、W3与B100的烟度排放量对比如图3所示.从图中可看出，小负荷时，W1、W3的烟度排放量高于B100，中高负荷下低于B100.小负荷下气缸内热力状态较低，水汽化进一步降低缸内温度，易于造成燃烧不完全，因而炭烟排放高.随着负荷的增加，气缸内热力状态提高，微乳化燃料中水的微爆效应使混合气均匀度提高，减少了局部缺氧现象，燃烧更加完全；而且水汽化使缸内温度下降，可防止气缸内局部高温区的形成，同时喷油嘴的温度有所下降，改善了喷油状况，燃烧中原有的高温缺氧、脱氢裂解大大减少.同时，燃烧过程中形成的C会与水蒸气发生水煤气反应，使气缸内的颗粒炭转化为CO2.因此，掺水燃烧后，炭烟排放减少.
三种燃料的炭烟排放量随负荷的变化趋势基本一致，都是先降低再升高.柴油机的烟度大小与工况密切相关.小负荷时柴油机的缸内状况（温度、压力、空气运动状况等）以及燃油喷射特性（喷射压力、喷雾贯穿度、燃油雾化质量等）均不佳，不利于燃烧完全进行，易于形成炭烟.在大负荷时因为过量空气系数小，烟度比中等负荷时的大.
综合以上分析，生物柴油掺水燃烧后可以有效降低NOx和烟度，而且掺水量越多NOx降低越多.
3结论
本文通过试验研究可以得出以下结论：
（1）在废弃油脂生物柴油中加入乙醇和水形成的微乳化燃料具有很好的稳定性，长时间放置不分层，可以在柴油机上直接使用，并且具有良好的性能.
（2）在水的微爆效应和汽化吸热、乙醇对燃烧的加速作用和低十六烷值的影响下，与生物柴油相比，生物柴油掺水微乳化燃料的峰值燃烧压力随着发动机负荷的增加而升高，负荷增大到一定程度时，微乳化燃料的峰值燃烧压力又相对降低.
（3）生物柴油掺水微乳化燃料燃烧时，由于水汽化吸热降低了燃烧温度，以及水的微爆效应改善燃油雾化，使得发动机NOx排放明显降低，而且掺水量越多降低的幅度越大；炭烟排放在小负荷时较高，中高负荷时较低.
参考文献：
[1]中国网络电视台.全国每年数百万吨废弃油脂回流餐饮业 [EB/OL].[2012-11-23].http：///20110630/105204.shtml.
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[3]袁华智，朱铭，李阳阳，等.柴油机生物柴油甲醇混合燃料燃烧与排放特性[J].长安大学学报（自然科学版），2012，32（5）：97-101.
[4]任学成.微乳化生物柴油发动机燃烧和排放特性研究 [D].西安：长安大学，2009.
[5]陈昊，祁东辉，边耀璋，等.柴油机燃用生物柴油乙醇水微乳化燃料性能研究 [J].内燃机工程，2010，31（1）：21-26.
生物燃料研究范文3
[关键词]污染土壤修复；多环芳烃；基准值
中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）23-0380-01
1 污染土壤生态修复基准方法研究的背景与意义
近年来，污染土壤修复技术与工程发展很快。目前有些修复技术已经进入现场应用阶段并取得了较好的治理效果，但是污染土壤修复基准的制定和修复效果评价的研究却相对滞后。因此，因地制宜制定科学合理的修复标准，兼顾考虑保护人体健康和生态资源的污染土壤修复基准值，对污染土壤环境风险评估和修复治理具有十分重要的意义。
2 基准计算方法依据
环境基准可以分为3个等级，（1）筛选值表示能引起潜在生态功能失调时土壤污物的浓度水平；（2）清洁目标表示修复过程中有待达成的目标，有时相当于筛选值，相应的修复标准，一般是在修复所需的费用和生态效益之间进行平衡后所做出的决策；（3）应急值表示应立即采取控制措施的严重污染指示浓度。
3辽宁省多环芳烃污染农田土壤生态修复基准研究
（1）保护植物富集途径
多环芳烃从土壤进入植物体内的途径主要有四种：i）根部富集作用；ii）植物呼吸吸收；iii）植物表皮吸附；iv）地下茎、叶吸收。
（2）保护直接接触途径
按如下模型及取值计算苯并芘的生态修复基准：
SRGHH=以初步的人类健康为基础的土壤修复基准（mg/kg）；
RSD=特定风险剂量（mg/kg）；0.000435ugkg-1d-1
BW=成人体重（kg）；70.7kg
AFG=肠道吸收因子（无量纲）；1
AFL=肺吸收因子（无量纲）；1
AFS=皮肤吸收因子（无量纲）；0.34
SIR=成人或幼儿土壤摄食率（kg/day）；2*10-2gd-1
IRS=吸入来自土壤的颗粒物（kg/day）；12ugd-1
SR=成人土壤皮肤接触率（kg/day）；1.14*10-1gd-1
ET1=暴露期1；1ET2=暴露期2；1BSC=土壤背景浓度（mg/kg），0。
计算结果为农田土壤多环芳烃苯并芘当量修复基准值：0.53mgkg-1，苯并芘。
从上表中可以看出初始苯并芘当量浓度为0.72mgkg-1，超过0.53mgkg-1的基准值，经过微生物修复后苯并芘当量浓度为0.45，达到修复基准，实现了有效的污染农田土壤修复。多环芳烃相对当量浓度计算从技术及当前认识角度看是比较可行的污染土壤多环芳烃基准。
（3）保护地下水作为饮用水途径
用于计算保护地下水使用的土壤浓度，使用下列公式：
SRGGR=SWQGFLxDF
DF=DF1xDF2
其中：SRGGR=保护地下水途径的土壤修复基准（mg/kg）；本研究中分别计算粗粒径（>75um）土壤和细粒径（
SWQGFL=相应的地表水水质基准（饮用水、水生生物、家畜或野生动物用水或灌溉）（mg/L）；苯并芘基准：0.01ugL-1
DF=整体稀释因子（L/kg）；DF1=稀释因子1（L/kg）；DF2=稀释因子2（无量纲）；
计算出苯并芘的基准粗粒径土壤：0.37mg/kg；细粒径土壤：0.27mg/kg。根据苯并芘基准值可以衍算出其他多环芳烃基准值，苯并蒽0.37mg/kg，屈2.1mg/kg，苯并p6.8mg/kg，茚并芘2.7mg/kg，迭苯并蒽0.23mg/kg，综合考虑多环芳烃的混合体系，应满足如下条件：多环芳烃加和指数=苯并蒽浓度/0.37+屈浓度/2.1+苯并芘浓度/0.37+苯并p/6.8+茚并芘/2.7+迭苯并蒽/0.23
从上述条件可以看出如果以地下水作为饮用水，多环芳烃进入人体的风险会明显增加，必须进行严格控制。其中比较敏感的多环芳烃包括苯并蒽、苯并芘和迭苯并蒽，在保护地下水作为饮用水的条件下，其基准浓度要至少低于0.37mg/kg。按表1的数据分析，及时进行过微生物修复，也远未达到基准值，从技术角度看要达到基准值也是非常困难的。
4.建议基准
综合考虑根据当前辽宁省农田土壤多环芳烃污染状况调查、多环芳烃污染土壤修复技术、现有数据及各种途径下土壤多环芳烃基准值，将辽宁省多环芳烃污染农田土壤修复基准值定为0.53mg苯并芘当量/kg土壤。
参考文献
[1] 宋雪英，孙丽娜，杨晓波，曲亚军，孙铁珩.辽河流域表层土壤多环芳烃污染现状初步研究[J].农业环境科学学报.2008（01）；
[2] 曹云者，施烈焰，李丽和，李发生.浑蒲污灌区表层土壤中多环芳烃的健康风险评价[J].农业环境科学学报.2008（02）；
[3] 房妮，俱国鹏.多环芳烃污染土壤的微生物修复研究进展[J].安徽农业科学.2006（07）；
[4] 国家环境保护局.国家技术监督局.土壤环境质量标准（HJ350）[S].2007；
[5] 滕应，骆永明，李振高.污染土壤的微生物修复原理与技术进展[J].土壤.2007（04）；
[6] 李青青.基于健康风险的土壤修复目标研究程序与方法――以多环芳烃污染土壤再利用工程为例[J].生态与农村环境学报.2010（06）；
生物燃料研究范文4
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。
生物燃料研究范文5
新型案例教学设计
基于对微生物燃料电池多年的研究基础及对环境工程专业的认识，笔者总结了微生物燃料电池与以下课程的结合。
1.水质工程学教学
微生物燃料电池作为一种有应用前景的新技术，近年来得到广泛关注，也取得了进展。而微生物燃料电池可以作为案例，引入到水质工程学的教学中来。在讲授生物处理部分，可以引入微生物燃料电池这项新技术。首先需要向学生讲清楚微生物燃料处理废水的原理。在微生物燃料电池阳极室内，同时发生着厌氧生物处理、电化学氧化、生物氧化与生物混凝等多个过程，并逐一介绍此四个过程的原理特征。然后向学生介绍当前应用微生物燃料电池技术进行污染处理的研究状况。近年来，一系列富含生物可降解有机物的废水，在微生物燃料电池中逐渐被尝试用来产电，同时废水本身得到降解。在介绍完整体研究状况后，任课教师可以根据熟悉的特征废水，展开而深入地向学生展示。需要提及的是，氮污染控制是当下环境保护工作的重点，微生物燃料电池处理含氮废水是该技术在废水处理领域最重要的应用之一，也与中国地质大学（北京）以地下水污染防治为特色的环境工程教学特点密切相关。微生物燃料电池生物脱氮的研究最早开始于2004年，研究者发现当阴极电势控制在-500mV时，微生物能够直接以阴极作为电子供体将NO3-还原[7]，这对微生物燃料电池处理含氮废水的实际应用具有十分重要的意义。同时也需要向学生说明，当前受制于材料成本，微生物燃料电池处理废水还只停留在实验室研究，还未真正应用。这样既向学生传授了生物水处理的相关知识，又激发学生进行深入了解研究的动力，培养了学生善于思考与联想的能力。在讲授水处理系统部分时，在讲解完生活污水传统的处理工艺的基础上，可以针对当下相对难以处理的工业废水，介绍基于微生物燃料电池的新型处理工艺。如笔者所在的课题组尝试用UASB-MFC-BAF的组合工艺处理糖蜜酒精废水[8]，高效去除污染物的同时，并获得1410.2mW/m2的最大功率密度。其中，在UASB单元高效去除COD并进行硫酸盐还原，MFC单元氧化硫化物的同时产电，BAF单元去除色度并降解苯酚衍生物。与常规工艺的结合为MFC在污水处理方面的应用提供了新的思路，成为一种很有前途的处理方式。这除了向学生传递了水处理工艺的相关知识，也示范了工艺组合的特点与基本规律，培养了学生讲自己所学的水处理技术融会贯通，灵活运用的能力。
2.固体废物处理处置工程教学
堆肥处理是主要的资源化技术之一，在讲到堆肥部分时，可以介绍微生物燃料电池固体废物堆肥中的应用案例，即微生物燃料电池既可以处理废水，也可以处理固体废物，展示了该技术良好的发展前景。其在固体废物堆肥中，底物不需要频繁更换，而且有机质含量高，堆肥过程自身产热可提高温度，为堆肥过程中形成的高度复杂的微生物种群的富集和生长提供了更加稳定的外部环境，当前以厨余垃圾和园林肥料为原料的堆肥微生物燃料电池也已经有报道[9]。剩余污泥是城市污水处理厂运行中最为头疼的问题，在讲授城市污水处理厂剩余污泥处理处置部分时，可以着重介绍微生物燃料电池在剩余污泥资源化过程中的应用，微生物燃料电池可以将剩余污泥中的化学能转化为最清洁的电能，为污泥资源化提供了新的思路。具体包括直接利用剩余污泥与间接利用剩余污泥两方面，前者是直接以剩余污泥为燃料，在输出电能的同时，能达到良好的污泥减量效果；后者是分别以剩余污泥微波预处理上清液与剩余污泥发酵产生的挥发性脂肪酸作为燃料，可以有效地资源化利用剩余污泥，同时达到污泥减量的目的。将此类案例介绍给学生，既可以传授了固体废物资源化与处置的相关知识点，又可以激发学生的学习热情，提高教学质量，并且进一步培养了学生环境工程意识和环境工程研究的能力，进一步培养了学生分析和解决环境工程实际问题的能力。
3.环境学教学
环境学是环境类专业本科生的专业基础课程，旨在使学生正确理解和掌握与环境问题有关的基本概念、基本知识以及基本原理，以便为学习后续课程奠定必要的基础。而微生物燃料电池与其课程教学也有密切联系，可以成为增强教学效果的有力工具。污染物是环境工程的处理目标，而污染物指标是检验环境技术优劣的标准，在水体污染教学方面，五日生活需氧量（BOD5）的含义与测定是教学中的一项重要内容。常规BOD5测定主要采用呼吸法，该法测定较为复杂，而且耗时长，基于微生物燃料电池工作原理的BOD5传感器具有良好的应用前景，其电流或电压与污染物浓度呈现良好的线性关系，而且能够快速响应，并且测量范围较宽，结果具有良好的重复性，因此成为微生物燃料电池实际应用领域较为重要的直接应用方向。在利用微生物燃料电池类型的传感器测定BOD5时，以待测废水为阳极液，通过之前测定的电压与浓度对应关系，读取电压值，便可换算为BOD5的浓度。此测定方法发现电池转移电荷与BOD5之间呈明显的线性关系，相关系数达到0.99，标准偏差为3%~12%。而且微生物燃料电池类型的BOD5传感器响应快，恢复能力强，当污水浓度发生变化时，电流滞后1h即可达到稳定。而且微生物燃料电池型BOD5测定方法的另一突出优点是可连续运行，无需路外保养。通过介绍微生物燃料电池在测定BOD5中的应用，可以加深学生对BOD5的理解，传授了水体污染指标的概念，也培养了学生触类旁通、理论联系实际的能力。在环境学课程讲授中，会涉及全球的能源与环境问题，也会提到一些新型的清洁能源如氢能、核能等。此时可以介绍微生物燃料电池电助产氢的相关知识，这也是微生物燃料电池可能直接利用的主要形式。根据电化学理论，电解水的分解电压为1.6V，而在无氧气存在的条件下，在双室微生物燃料电池阴极施加一个远小于水的分解电压的小电压（一般小于0.8V），可以促进外电路转移至阴极的电子和阳极转移至阴极的质子结合而生成氢气，从而达到利用微生物燃料电池系统产生氢气的目的，该工艺产生的氢气纯度较高，并可以积累和储存以及运输，克服了以前微生物燃料电池输出功率低、无法直接应用的缺点，从而促进微生物燃料电池技术朝着实际应用又迈进了一步。这一方面可以吸引学生更深的了解微生物燃料电池技术，而且培养学生的研发兴趣与爱好，另一方面传授了氢能等清洁能源的相关知识，拓展了氢能的来源，启发了学生深入探究、勤于联想的能力，取得良好的教学效果。
课堂教学实践
在中国地质大学（北京），笔者主要参与环境工程专业基础课与专业课的教学。在实际教学中，将微生物燃料电池的研究心得与实际教学相结合，对教学起到很好的促进作用。如在环境专业基础课有机化学的教学中，在讲授烯烃部分时，讲到石墨烯作为微生物燃料电池阳极的优点，更多地利用了其比表面积大、易于微生物附着的特征，促进了微生物燃料电池的产电与污染物去除，使得学生对于石墨烯的应用有了更直观的认识，对教学起到了促进与拓展的作用，符合当下理论联系实际的教学思路。在环境专业主干课环境生态学的教学中，将水生生态系统部分引入微生物燃料电池的概念，介绍了产电微生物的工作原理及特性，并介绍了沉积物微生物燃料电池的工作原理及应用，这不仅向学生传递了水生生态系统中的环境微生物的类群与功能，以及污染物在水生生态系统中的迁移转化规律等知识点，而且可以使学生明晰微生物燃料电池的在其中所起的作用，形象地展示了微生物燃料电池参与污染迁移转化的过程，对于此部分知识的教学，起到很好的促进作用。讲到这些案例时，学生的学习热情都比较高涨，教学效果明显提升。可见微生物燃料电池确实是良好的教学载体，有助于提高环境工程教学的质量，笔者在后续教学中还需进一步完善提炼。
生物燃料研究范文6
关键词：生物质电厂；自燃；防范措施；农林废弃物；火灾
1 生物质电厂燃料自燃的危害
众所周知，生物质电厂燃料火灾事故会增加企业的经济负担，且对社会容易造成严重不良影响。目前，开发利用的生物质资源有农作物、农业加工副产品、林木和其加工剩余物、城市生活垃圾以及能源植物等。我国拥有广泛的植被资源，树皮、树叶可广泛应用在生物质电厂中进行发电。鉴于这些生物质材料的可燃性，发生火情后需要立即采取措施避免局部燃料被烧毁甚至整个燃料场被烧毁，如果没有及时采取补救措施，燃料火灾事故会对发电设施和厂房造成极大的经济损失。
2 燃料自燃原因分析
2.1 在燃料收购中缺乏水分控制
燃料自燃是燃料在收购过程中需要特别注意的，其自燃的发生主要与燃料收购过程中水分控制不严有关。电厂燃料的收购与其他物质回收相比过程更加复杂，包括收集、粉碎、打包、运输等多个环节，如果燃料在以上收购过程中发生含水量增加的现象，会给燃料的自燃埋下潜在的危险。
2.2 在燃料储存中缺乏防雨措施
在燃料储存中遇到大雨天气，需要做好防雨措施，否则燃料淋雨会增加含水量，容易发生自燃。其中，有几种情况：一是料场排水设施不完善，雨水来不及排出，造成燃料浸泡；二是燃料顶部苫盖措施不完善；三是垛基基础偏低，造成雨水倒流至料垛底部。
2.3 在燃料堆放中缺乏正确方法
不同种类的燃料堆放在一起在堆垛内部发生热量聚集的可能性较大，尤其是硬性燃料，因为它们的密度大、燃点相对较高。相同种类的燃料堆放在一起如果含水量不同也可能发生燃料自燃，因为含水量比较高的燃料自燃的同时会导致含水量比低的燃料发生自燃。生物质电厂燃料的含水量增高时其温度会在微生物作用下不断升高，当温度升高到一定程度时与空气接触发生进一步氧化后可立即引起自燃。不同种类生物质电厂燃料的密度、燃点是具有明显差异的，因此混合堆放时很可能发生自燃。当生物质电厂发生停电或者设备故障时，为了避免燃料堆积时间较长而出现过热现象，进而发生超温自燃，因此需要r刻关注生物质电厂的设备运行状况、供电情况、管道以及除尘区域等，把控好各个环节，针对可能出现的任何意外情况，我们一定要提前预防，早作打算。
3 火灾风险特点
3.1 粉尘爆炸
生物质材料与其他材料相比密度较小，在原料的制备和运输过程中比较容易形成粉尘，而粉尘的特点是遇到明火和电非常容易发生爆炸，引发火灾。粉尘发生爆炸受到多种因素的影响，包括粉尘大小、温度以及含氧量等，可发生于生物质材料的粉碎、分离、除尘、干燥、输送等多个环节，因此需要在生物质材料制备以及运输等各个环节做好预防。我国林业生产中产生的大量废弃的树叶、树皮，这些生物质资源往往被随意丢弃，随着自然降解作用逐渐腐烂，浪费了庞大的生物质发电原料。生物质发电是我国目前大力发展的科技，但在发展过程中也遇到了一定的阻力，主要是在树叶、树皮等资源收购方面难以实现量化收购。无论是何种生物质材料，他们如果用于发电，必有可燃性，可燃性的颗粒逐步细化会逐步细化，形成粉尘。由于粉尘爆炸的危危害比较大，电厂应做好预防措施，从除尘、防爆装置、防止明火等多方面入手，尤其针对危险区域，最大程度降低粉尘爆炸事故，提高生物质电厂的安全，降低对社会的危害。
3.2 堆垛火灾
堆垛火灾是生物质电厂火灾事故中比较严重的，主要形成原因是堆垛内部发生热量聚集，加上燃料储量比较大，尤其如果存在树叶、树皮等高密度硬质材料，很容易发生自燃，如果堆垛发生自燃时存在较大风力，会加重火灾范围和严重程度，其造成的不良后果是无法预估的。为了避免堆垛火灾的发生，平时应注意观察堆垛内部的温度变化以及烟雾报警装置是否正常等，温度的变化是预防堆垛火灾的重要指标，可通过安装温度监控系统来更好的预防自燃引起的堆垛火灾。因此，堆垛火灾作为生物质电厂比较严重的火灾事故是需要引起高度重视的，必须时刻关注堆垛内部的温度变化以及烟雾报警装置的运作。
4 火灾防范措施
4.1 改善在燃料收购中缺乏水分控制的现象
燃料含水量是燃料入厂时重要参考指标，不符合标准的不能入厂，且入厂需严格参照相关标准，确保燃料安全入厂。生物质电厂燃料除了在入厂时做好把控，在燃料入场前期也要做好质量控制，安排专人负责督促燃料加工点做好晾晒和堆垛等相关工作。定期测定燃料的含水量，如果发现含水量较高可通过加强晾晒频率来降低水分，对于燃料加工点生产制备的燃料必须做好入厂前的质量监测，不符合入厂标准的拒绝收购。生物质电厂燃料在运输过程中要做好淋雨的预防，否则燃料淋雨增加水分容易发生自燃。
4.2 做好燃料储存运输中预防措施
燃料堆垛一般情况下是露天的，为了加强燃料中的水分控制，应采取苫盖措施，主要是预防下雨后燃料被淋湿。燃料堆垛位置应选择排水比较好的区域，可以确保雨后雨水可以及时排出，以免雨水进入堆垛增加燃料的含水量而引发自燃。
4.3 加强燃料堆垛管理
燃料堆垛是影响燃料自燃和火灾事故的重要因素，因此生物质电厂应加强燃料堆垛管理。生物质电厂要在燃料收购前做好燃料堆垛的设计和布局，包括燃料堆垛的体积、堆垛位置的通风情况以及分堆布置等。通风是燃料堆垛中应该充分考虑的因素，堆垛中要预留通风口，建议人工配合机械的方式堆垛。
4.4 加强燃料测温和巡检
在实际工作中，对燃料的堆放时间是有一定的要求的。一般来说，纤维类燃料（比如：树皮、甘蔗渣等）其挥发水分比较高。当燃料的含水量达到40%以上，其经验存储时间不得超过2个月；当水分小于40%以下，其存储时间不得超过3个月。在储存期间，必须进行人工测温巡查，当发现温度达到80℃时，应及时进行转运调度使用或进行相应的翻堆降温处理。
5 结束语
生物质电厂燃料作为我国研究的热点需要不断进行全面的探索和分析，燃料火灾事故会对生物质电厂造成极大经济损害，对社会造成严重不良影响，因此预防生物质电厂的火灾事故是十分重要的。为了更加有效的预防生物质电厂燃料的火灾事故，本文对燃料火灾的原因、特点以及预防措施进行全面分析，制定了切实可行的防范措施，实现产业的健康安全发展。
参考文献
[1]任常兴.基于火灾场景的大型浮顶储罐区全过程风险防范体系研究[J].中国安全生产科学技术，2014（01）：68-74.
