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生物燃料研究范文1
微生物燃料電池（Microbial Fuel Cell，MFC）是一種利用微生物將有機物中的化學能直接轉化成電能的裝置。其基本工作原理是：在陽極室厭氧環境下，有機物在微生物作用下分解并釋放出電子和質子，電子依靠合適的電子傳遞介體在生物組分和陽極之間進行有效傳遞，并通過外電路傳遞到陰極形成電流，而質子通過質子交換膜傳遞到陰極，氧化劑（一般為氧氣）在陰極得到電子被還原與質子結合成水。
一、作用原理
參與傳遞電子的介體與微生物和陽極之間的作用形式有三種：（1） 微生物將氧化還原反應產生的電子直接傳遞給溶解在溶液中的介體，介體再將電子傳遞給電極；（2）介體能進入到微生物體內，參加反應被還原，從微生物體內出來后再將電子傳遞給電極；（3） 微生物吸附在電極表面，它將反應產生的電子傳遞給在細胞表面的介體，再通過介體傳遞給電極。
二、研究目的和意義
目前，我國工業化進程發展迅速。在工業化快速推進過程中，對能源的需求和依賴日益增長。然而，目前支撐著工業和經濟發展的化石燃料已經難以為繼。因此，發展新能源和可再生能源，減少對國際石油市場的依賴，已經成為我國重要的戰略性布局。微生物電池不僅用于產生清潔能源，還能凈化污水。污水處理費時費錢還消耗大量能量，基本是個只投入不產出的行業，也是讓各國政府頭疼的一大難題。因此，又能凈化水質，又能發電的微生物燃料電池一旦出現，將有望把污水處理變成一個有利可圖的產業。微生物燃料電池（Microbial fuel cell， MFC）是一種以產電微生物為陽極催化劑將有機物中的化學能直接轉化為電能的裝置，在廢水處理和新能源開發領域具有廣闊的應用前景。雖然目前已發現很多產電微生物，如希瓦氏菌、地桿菌、克雷伯氏桿菌等，但這些菌種均只能在中性條件下產電。理論上，堿性條件可以抑制甲烷的產生從而有利于電能輸出，而且堿性廢水是工業廢水的重要組成部分。產電微生物如何將有機物代謝產生的電子傳遞到電極上一直以來是MFC研究的一個重要方向，因此，研究堿性條件下的微生物產電機制對MFC的電能輸出與堿性廢水的生物處理均有重要意義。中國科學院成都生物研究所應用與環境微生物中心李大平研究員課題組在微生物燃料電池的產電機制研究方面取得突破性進展。他們從污染環境中分離出一株嗜堿性假單胞菌（Pseudomonas alcaliphila），該菌株在堿性條件下能夠分解有機物的同時產生電能，最佳pH為9.5。通過研究發現，該菌株在MFC體系中代謝有機物的同時產生吩嗪-1-羧酸介體（phenazine-1-carboxylic acid，PCA），該介體起電子穿梭的作用從而實現電子從有機物到電極的傳遞過程。
三、研究內容與方法：
1、微生物燃料電池的菌種群落的培養
產電細菌是微生物燃料電池的核心構件。產電細菌的電化學活性直接決定了微生物燃料電池的能量密度。而對于微生物燃料電池中的微生物， 不論是自身具有電化學活性，還是進行種間電子傳遞，對于它們構成的生物群落的研究剛剛開始。本項目將依托舟山地區得天獨厚的自然地理環境和豐富的微生物群落，通過對海底沉積物的選取和以及細菌培養，以期能夠發現新型產電細菌，提高海底微生物燃料電池的功率密度， 并研究其產電機理。
2、海洋沉積物微生物燃料電池系統的設計和優化
微生物燃料電池系統主要包括三個要素：陽極，陰極和膜。 由于海洋沉積物燃料電池工作于海水環境中，海水中含有高濃度的鹽分，工作環境惡劣，這將對海洋沉積物燃料電池的構件提出了更高的要求。另外，微生物燃料電池的造價也會直接影響微生物燃料電池的實用化進程。在微生物燃料電池的使用中，一般使用氧氣做電子受體，碳擔載的貴金屬納米粒子（Pt）作為氧還原催化劑并用交換膜將微生物燃料電池的陽極和陰極隔開。貴金屬催化劑的使用，提高了微生物燃料電池的成本，并且，海水中的氯離子會對Pt催化劑產生毒化作用，這將會造成微生物燃料電池的效率損失。因此，本項目將設計一種新型的微生物燃料電池系統，采用雙極膜作為微生物燃料電池陰極與海水的分隔物，利用水離解產生的氫氧根和氫離子作為傳輸介質，隔絕海水中氯離子對陰極催化劑的毒化作用這是本項目的技術關鍵。
四、研究目標與結果
第一部分為對原有燃料電池的改造：本實驗室原有燃料電池反應器多個，但是由于微生物燃料電池中微生物為厭氧性細菌，需要將燃料電池原有氣室改造為適合微生物生長的密閉培養室。
第二部分為培育和優化產電菌種群落：本項目將分別從小黃蟒島等具有代表性的島嶼處選出海底沉積物，在燃料電池細菌培養室內培養，啟動并測試微生物燃料電池的功率密度，以期能夠得到高功率，非硫還原的產電菌種。
生物燃料研究范文2
摘要：利用廢棄油脂制備生物柴油不僅具有可觀的經濟效益，而且具有良好的社會效益和環境效益.為研究生物柴油摻水微乳化的燃燒和排放性能，在同一臺雙缸四沖程直噴式柴油機上進行了對比試驗，測量燃料的燃燒壓力和排放濃度.研究結果表明：與生物柴油相比，生物柴油摻水微乳化燃料的峰值燃燒壓力的相對高低隨發動機負荷變化.在排放特性中，生物柴油摻水微乳化燃料的煙度和NOx排放量顯著降低，這證明摻水微乳化燃料能夠改善燃燒狀況，控制柴油機主要污染物排放.
關鍵詞：
微乳化； 生物柴油； 燃燒特性； 排放特性
中圖分類號： TP 392文獻標志碼： A
我國每年餐飲業廢棄油脂產量達250多萬t[1]，將其轉化成生物柴油不僅可解決地溝油重返餐桌這一食品安全問題，同時也有利于減輕我國逐年加劇的能源緊缺問題.
由于生物柴油含有10%的氧，造成排放中NOx含量較高.在環境保護日益受到重視的條件下，關于如何降低生物柴油NOx排放的研究越來越多.生物柴油摻水微乳化燃料是生物柴油、水以及表面活性劑組成的具有熱力學穩定性的混合物.它能夠結合生物柴油和摻水燃燒的優點，而且長期穩定不分層[2].本文通過在生物柴油中摻入乙醇和水形成微乳化燃料，并與生物柴油進行燃燒和排放對比研究，為廢棄油脂生物柴油的推廣使用提供了試驗、理論依據.
1試驗儀器與方法
1.1試驗發動機及測試儀器
試驗采用的發動機為直列、水冷、四沖程、直噴式燃燒室CT2100Q型.其主要技術參數如表1所示.
試驗中采用由CB-566型燃燒分析儀、電荷放大器、壓力傳感器、光電傳感器和曲軸轉角發生器等組成的一套動態測試分析儀，測量發動機的示功圖；廢氣排放采用AVL DiGas 4000 型發動機排氣分析儀測量；煙度采用AVL DiSmoke 4000型部分流不透光煙度計測量.
1.2試驗燃料的配制
首先將生物柴油與乙醇按照9∶1的體積比混合配制成100 mL基礎燃料.乳化劑由于密度和黏度大且用量相對較少，采用稱取質量的方法將乳化劑加入100 mL燃料油中，然后按照試驗要求分別摻水1 mL和3 mL攪拌形成生物柴油摻水微乳化燃料，分別用W1和W3表示.生物柴油用B100表示.試驗用生物柴油的理化特性如表2所示，三種燃料的配制比例如表3所示.
1.3 試驗及處理方法
1.3.1燃燒特性試驗及處理方法
選擇轉速為1 500 r?min-1，平均有效壓力分別為0.177 0 MPa、0.190 4 MPa、0.304 6 MPa的工況點進行測試.燃燒壓力通過燃燒分析儀直接測出并采集，連續采集100個循環并進行平均計算.
1.3.2排放特性試驗及處理方法
試驗中，選擇轉速分別為1 500 r?min-1和1 800 r?min-1的負荷特性（平均有效壓力為0.076 2～ 0.342 7 MPa） ，對比分析生物柴油摻水微乳化燃料與生物柴油的氮氧化物和炭煙排放特性.
2試驗結果分析
2.1燃燒特性的對比分析
圖1為轉速1 500 r?min-1下，平均有效壓力分別為0.076 2 MPa、0.190 4 MPa、0.304 6 MPa時燃料W1、W3與B100燃燒壓力對比.從圖中可看出：
（1）在小負荷下，W1和W3的峰值燃燒壓力略低于B100.這是由于微乳化燃料中摻入水和乙醇，小負荷下缸內熱力狀態低，水的汽化潛熱高，形成混合氣需要吸收更多熱量；乙醇的十六烷值低，同時水不能燃燒，使得微乳化燃料的著火性變差，影響燃燒過程，導致做功行程邊燃燒邊做功，峰值燃燒壓力降低.由于W3中的摻水量比W1大，因此峰值燃燒壓力低于W1.
（2）隨著負荷的增加，W1、W3的峰值燃燒壓力逐漸大于B100.造成微乳化燃料峰值燃燒壓力升高的原因是：雖然W1和W3燃料的低位熱值明顯低于B100，但乙醇的含氧量為34.78%，遠高于生物柴油，在燃燒過程中，W1和W3的高含氧量將使燃燒加速，放熱也更加集中.同時，水作為微乳化燃料的內相，燃燒過程中水吸熱汽化產生微爆效應，相當于對燃料進行二次霧化，從而使燃燒更加完全.而且，隨著負荷的進一步增加，氣缸內的熱力狀態提高，乙醇對燃燒的加速作用和水的微爆效應進一步得到體現.
（3）在高負荷狀態下，隨著負荷增加，循環供油量增加，進入氣缸內的水增多，水汽化需要消耗更多的熱量，因此造成峰值壓力降低[3-6].
從試驗結果可得出：隨著負荷的增大，乙醇對燃燒的加速作用和水的微爆效應逐漸明顯，但負荷增大到一定程度時這兩個作用的影響逐漸減弱.
2.2排放特性對比分析
2.2.1NOx排放對比
轉速分別為1 500 r?min-1和1 800 r?min-1時W1、W3與B100的NOx排放量對比如圖2所示.從圖中可看出，W1、W3的NOx排放量明顯低于B100，而且隨著負荷增大，降低的幅度增大.轉速為1 500 r?min-1時，在試驗的六個工況點，微乳化燃油W1、W3的NOx排放量相對于生物柴油分別降低了12.4%和16.1%.在微乳化燃料燃燒過程中，雖然乙醇的加入會使得微乳化燃料含氧量進一步增加，導致NOx排放量增加；但是水的汽化潛熱高于B100，在燃燒過程中吸收熱量使得燃燒溫度低于B100，并且水的微爆效應有利于燃油的充分霧化，防止局部富氧，從而使得微乳化燃料NOx排放量降低.W1的NOx排放量相對高于W3，這是由于W3的摻水量大，汽化對氣缸內溫度降低的影響大[7].
隨著負荷增大，三種燃料的NOx排放量逐漸增加，到達一定峰值后開始減小，特別是在轉速為1 500 r?min-1時.對于柴油機而言，小負荷時，混合氣中有較充足的氧，但燃燒室內溫度較低，故NOx的排放量較低；隨著負荷增大，燃燒溫度升高，故NOx的排放量升高；大負荷高轉速時，雖然燃燒溫度升高，由于氧含量降低以及反應時間縮短，NOx的排放量低.
2.2.2煙度排放對比
轉速分別為1 500 r?min-1和1 800 r?min-1時W1、W3與B100的煙度排放量對比如圖3所示.從圖中可看出，小負荷時，W1、W3的煙度排放量高于B100，中高負荷下低于B100.小負荷下氣缸內熱力狀態較低，水汽化進一步降低缸內溫度，易于造成燃燒不完全，因而炭煙排放高.隨著負荷的增加，氣缸內熱力狀態提高，微乳化燃料中水的微爆效應使混合氣均勻度提高，減少了局部缺氧現象，燃燒更加完全；而且水汽化使缸內溫度下降，可防止氣缸內局部高溫區的形成，同時噴油嘴的溫度有所下降，改善了噴油狀況，燃燒中原有的高溫缺氧、脫氫裂解大大減少.同時，燃燒過程中形成的C會與水蒸氣發生水煤氣反應，使氣缸內的顆粒炭轉化為CO2.因此，摻水燃燒后，炭煙排放減少.
三種燃料的炭煙排放量隨負荷的變化趨勢基本一致，都是先降低再升高.柴油機的煙度大小與工況密切相關.小負荷時柴油機的缸內狀況（溫度、壓力、空氣運動狀況等）以及燃油噴射特性（噴射壓力、噴霧貫穿度、燃油霧化質量等）均不佳，不利于燃燒完全進行，易于形成炭煙.在大負荷時因為過量空氣系數小，煙度比中等負荷時的大.
綜合以上分析，生物柴油摻水燃燒后可以有效降低NOx和煙度，而且摻水量越多NOx降低越多.
3結論
本文通過試驗研究可以得出以下結論：
（1）在廢棄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穩定性，長時間放置不分層，可以在柴油機上直接使用，并且具有良好的性能.
（2）在水的微爆效應和汽化吸熱、乙醇對燃燒的加速作用和低十六烷值的影響下，與生物柴油相比，生物柴油摻水微乳化燃料的峰值燃燒壓力隨著發動機負荷的增加而升高，負荷增大到一定程度時，微乳化燃料的峰值燃燒壓力又相對降低.
（3）生物柴油摻水微乳化燃料燃燒時，由于水汽化吸熱降低了燃燒溫度，以及水的微爆效應改善燃油霧化，使得發動機NOx排放明顯降低，而且摻水量越多降低的幅度越大；炭煙排放在小負荷時較高，中高負荷時較低.
參考文獻：
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生物燃料研究范文3
[關鍵詞]污染土壤修復；多環芳烴；基準值
中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）23-0380-01
1 污染土壤生態修復基準方法研究的背景與意義
近年來，污染土壤修復技術與工程發展很快。目前有些修復技術已經進入現場應用階段并取得了較好的治理效果，但是污染土壤修復基準的制定和修復效果評價的研究卻相對滯后。因此，因地制宜制定科學合理的修復標準，兼顧考慮保護人體健康和生態資源的污染土壤修復基準值，對污染土壤環境風險評估和修復治理具有十分重要的意義。
2 基準計算方法依據
環境基準可以分為3個等級，（1）篩選值表示能引起潛在生態功能失調時土壤污物的濃度水平；（2）清潔目標表示修復過程中有待達成的目標，有時相當于篩選值，相應的修復標準，一般是在修復所需的費用和生態效益之間進行平衡后所做出的決策；（3）應急值表示應立即采取控制措施的嚴重污染指示濃度。
3遼寧省多環芳烴污染農田土壤生態修復基準研究
（1）保護植物富集途徑
多環芳烴從土壤進入植物體內的途徑主要有四種：i）根部富集作用；ii）植物呼吸吸收；iii）植物表皮吸附；iv）地下莖、葉吸收。
（2）保護直接接觸途徑
按如下模型及取值計算苯并芘的生態修復基準：
SRGHH=以初步的人類健康為基礎的土壤修復基準（mg/kg）；
RSD=特定風險劑量（mg/kg）；0.000435ugkg-1d-1
BW=成人體重（kg）；70.7kg
AFG=腸道吸收因子（無量綱）；1
AFL=肺吸收因子（無量綱）；1
AFS=皮膚吸收因子（無量綱）；0.34
SIR=成人或幼兒土壤攝食率（kg/day）；2*10-2gd-1
IRS=吸入來自土壤的顆粒物（kg/day）；12ugd-1
SR=成人土壤皮膚接觸率（kg/day）；1.14*10-1gd-1
ET1=暴露期1；1ET2=暴露期2；1BSC=土壤背景濃度（mg/kg），0。
計算結果為農田土壤多環芳烴苯并芘當量修復基準值：0.53mgkg-1，苯并芘。
從上表中可以看出初始苯并芘當量濃度為0.72mgkg-1，超過0.53mgkg-1的基準值，經過微生物修復后苯并芘當量濃度為0.45，達到修復基準，實現了有效的污染農田土壤修復。多環芳烴相對當量濃度計算從技術及當前認識角度看是比較可行的污染土壤多環芳烴基準。
（3）保護地下水作為飲用水途徑
用于計算保護地下水使用的土壤濃度，使用下列公式：
SRGGR=SWQGFLxDF
DF=DF1xDF2
其中：SRGGR=保護地下水途徑的土壤修復基準（mg/kg）；本研究中分別計算粗粒徑（>75um）土壤和細粒徑（
SWQGFL=相應的地表水水質基準（飲用水、水生生物、家畜或野生動物用水或灌溉）（mg/L）；苯并芘基準：0.01ugL-1
DF=整體稀釋因子（L/kg）；DF1=稀釋因子1（L/kg）；DF2=稀釋因子2（無量綱）；
計算出苯并芘的基準粗粒徑土壤：0.37mg/kg；細粒徑土壤：0.27mg/kg。根據苯并芘基準值可以衍算出其他多環芳烴基準值，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，綜合考慮多環芳烴的混合體系，應滿足如下條件：多環芳烴加和指數=苯并蒽濃度/0.37+屈濃度/2.1+苯并芘濃度/0.37+苯并p/6.8+茚并芘/2.7+迭苯并蒽/0.23
從上述條件可以看出如果以地下水作為飲用水，多環芳烴進入人體的風險會明顯增加，必須進行嚴格控制。其中比較敏感的多環芳烴包括苯并蒽、苯并芘和迭苯并蒽，在保護地下水作為飲用水的條件下，其基準濃度要至少低于0.37mg/kg。按表1的數據分析，及時進行過微生物修復，也遠未達到基準值，從技術角度看要達到基準值也是非常困難的。
4.建議基準
綜合考慮根據當前遼寧省農田土壤多環芳烴污染狀況調查、多環芳烴污染土壤修復技術、現有數據及各種途徑下土壤多環芳烴基準值，將遼寧省多環芳烴污染農田土壤修復基準值定為0.53mg苯并芘當量/kg土壤。
參考文獻
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生物燃料研究范文4
事實上，多年來，生物燃料作為一種新型能源一直被多國廣為探索。不久前，中國商用飛機有限責任公司也攜手波音公司進軍航空生物燃料研發高地，雙方成立節能減排技術中心，尋求提煉航空燃料的妙方。
而在這方面，英國算得上是佼佼者之一。早在2008年，英國的維珍大西洋航空公司就進行了首次使用生物燃料的航空飛行。這次飛行的機型是波音747，航程從倫敦到阿姆斯特丹，在一個飛機引擎中添加了20%的生物燃料，其原作物是椰子和巴西棕櫚樹。
生物燃料是當前全球應對氣候變化討論中的一個熱點話題。如今，英國作為積極應對氣候變化的國家，非常重視推動生物燃料的發展，在政策、商業、科研等方面都做了大量工作。雖然全球整個生物燃料市場的前景還面臨一些爭論，但英國的生物燃料產業仍在穩步發展。
1、用廢棄食用油換乘車打折卡
據統計，在2009/2010財年英國車輛所使用的生物燃料中，約71%是生物柴油，約29%是生物乙醇，還有很小一部分的生物甲烷。
目前，一些英國公司正在通過國際合作發展生物燃料。例如英國石油公司與美國Martek生物科學公司簽署了合作協議，共同開發把糖分轉變為生物柴油的技術。英國“太陽生物燃料”公司前幾年曾在非洲大量投資，購買土地種植麻風樹，以便從麻風樹果實中提煉生物燃料。
在英國國內，一些公司通過回收廢棄食用油來生產生物燃料。例如英國最大的公交和長途公共汽車運營商STAGECOACH就有這樣一個項目，該公司向居民發放免費容器盛裝廢棄食用油，居民以此換取乘車打折卡，所收集的廢油被送到一家能源公司制成生物柴油，供STAGECOACH公司的部分車輛作為燃料使用。
雖然生物燃料現在還主要應用于車輛，但英國一些航空公司已率先進行了航空業使用生物燃料的探索。例如“維珍大西洋”公司在2008年進行了全球首次使用生物燃料的試飛，在一架波音747客機的一個引擎中加入了20%的生物燃料，從倫敦飛到了阿姆斯特丹。
2、科學界熱衷生物燃料
據介紹，英國科學界非常熱衷于研究生物燃料，相關研究走在世界前列。有些研究關注如何降低生物燃料的成本，如帝國理工學院等機構研究人員在《綠色化學》上報告說，用木材制造生物燃料時常需要將木材粉碎成很小的顆粒，這個過程需要消耗不少傳統能源，估計每粉碎一噸木材需消耗約8英鎊的能源。但如果在粉碎過程中加入某種離子液體作為劑，可以把這個環節所消耗的能源量降低80%，把粉碎每噸木材消耗的能源成本降低到約1，6英鎊。據估算，最后得到的生物乙醇的價格有望因此降低1 O%。
除成本研究外，還有些研究在探索使用不同的原材料來生產生物燃料。使用甘蔗、玉米等農作物來制造生物燃料常被指責與民爭糧、與糧爭地，但如果使用通常廢棄的秸稈等部位來制造生物燃料就可以避免這個問題。秸稈的主要成分是纖維素，如何分解纖維素一直是個難題。
英國約克大學等機構的研究人員在美國《國家科學院學報》雜志上說，他們從真菌中發現了一種名為G H61的酶，它能夠在銅元素的幫助下以較高的效率分解纖維素，使其降解為乙醇，然后用以制造生物燃料。
此外，樹木枝干和許多植物的莖稈中還含有許多通常難以分解的木質素，英國沃里克大學等機構研究人員在《生物化學》雜志上說，一種紅球菌能分泌一種具有分解木質素能力的酶。這種紅球菌可以大量培養，因此也可以用于分解植物莖稈制造生物燃料。
3、民眾自制生物燃料
盡管生物燃料在英國獲得商界及科學界人士的“全方位”支持，但對于大部分英國民眾來說，是否在開車時使用生物燃料仍取決于它的價格，單純出于環保目的而使用生物燃料的人群畢竟還是少數。
對于使用柴油發動機的汽車來說，許多車輛不需要改裝就可以燒生物柴油，而現在英國一些加油站出售的柴油價格在每升1.4英鎊左右，有公司出售的生物柴油售價在1.25英鎊左右，但每升生物柴油能驅動車輛行駛的距離通常低于傳統柴油，因此消費者往往會隨著油價的波動和性價比的變化，選擇是否使用生物燃料。
有意思的是，有些具備相應知識的英國民眾還自制生物燃料，這樣會比買油便宜得多。
根據英國《每日電訊報》報道，薩默賽特郡的詹姆斯。莫菲就是這樣一個例子。他從兩家餐廳購入廢棄食用油，每升只需1 O便士；在篩去渣滓后，向其中加入甲醇和氫氧化鈉等化學物質，經過加熱和沉淀等過程，就能得到自制的生物柴油。
他說，自己開車每月消耗150升生物柴油，制造這些生物柴油的成本是每升約18便士，這比市場價格要便宜得多。根據英國稅務海關總署的規定，民眾每年自制生物柴油2500升以下無需交納任何費用。因此，像莫菲這樣自制生物柴油的民眾可以給自己省下一大筆錢。
4、政府穩步推進
在英國能源與氣候變化部201 1年的《英國可再生能源路線圖》中，有關機構專門列出了有關生物燃料的目標。其中提到，在2009/201 0財政年度，英國道路上行駛的車輛使用生物燃料的比例占道路交通所用總燃料的3，33%，這個比例在近幾年一直處于增長之中，英國計劃到2014年將其提高到5%。
由于生物燃料主要用于供給車輛，英國交通部也參與了相關管理工作，負責《可再生交通燃料規范》的實施。根據這項法規，英國每年銷售量在45萬升以上的燃料供應商必須使生物燃料等可再生能源在其銷售量中達到一定比例，如果自身銷售的生物燃料達不到相應比例，則需要花錢從其他超額完成任務的燃料供應商那里購買相應份額。
這個比例是逐年上升變化的，目前的指向是前面提到的在2014年5%的目標。客觀地說，這是一個穩健的目標，每年的上升幅度不大，顯示出英國政府穩步推進生物燃料發展的態度。
此外，英國政府還對生物燃料的標準進行了規定，即與傳統化石燃料相比至少能減排溫室氣體35%以上，并且原料產地的生物多樣性不能因為生產生物燃料而受到影響。這是為了讓生物燃料能夠切實起到保護環境的效果。
5、前景還不明朗
需要說明的是，英國的生物燃料雖穩步發展，但仍稱不上達到“快跑”的程度。
一方面，英國商界雖然在發展生物燃料方面做出了諸多探索，但并沒有出現特別明顯的增長，一些項目還遇到了問題。比如有報道稱太陽生物燃料公司在非洲某些國家的項目已經終止，維珍大西洋公司雖然率先探索在飛機上應用生物燃料，但現在全球已有多家航空公司實現了使用生物燃料的商業化飛行，而維珍大西洋公司卻沒有太多進一步的消息。這可能與聯合國氣候變化談判結果波動和全球生物燃料市場本身的前景也還面臨一些爭論有關。
生物燃料研究范文5
新型案例教學設計
基于對微生物燃料電池多年的研究基礎及對環境工程專業的認識，筆者總結了微生物燃料電池與以下課程的結合。
1.水質工程學教學
微生物燃料電池作為一種有應用前景的新技術，近年來得到廣泛關注，也取得了進展。而微生物燃料電池可以作為案例，引入到水質工程學的教學中來。在講授生物處理部分，可以引入微生物燃料電池這項新技術。首先需要向學生講清楚微生物燃料處理廢水的原理。在微生物燃料電池陽極室內，同時發生著厭氧生物處理、電化學氧化、生物氧化與生物混凝等多個過程，并逐一介紹此四個過程的原理特征。然后向學生介紹當前應用微生物燃料電池技術進行污染處理的研究狀況。近年來，一系列富含生物可降解有機物的廢水，在微生物燃料電池中逐漸被嘗試用來產電，同時廢水本身得到降解。在介紹完整體研究狀況后，任課教師可以根據熟悉的特征廢水，展開而深入地向學生展示。需要提及的是，氮污染控制是當下環境保護工作的重點，微生物燃料電池處理含氮廢水是該技術在廢水處理領域最重要的應用之一，也與中國地質大學（北京）以地下水污染防治為特色的環境工程教學特點密切相關。微生物燃料電池生物脫氮的研究最早開始于2004年，研究者發現當陰極電勢控制在-500mV時，微生物能夠直接以陰極作為電子供體將NO3-還原[7]，這對微生物燃料電池處理含氮廢水的實際應用具有十分重要的意義。同時也需要向學生說明，當前受制于材料成本，微生物燃料電池處理廢水還只停留在實驗室研究，還未真正應用。這樣既向學生傳授了生物水處理的相關知識，又激發學生進行深入了解研究的動力，培養了學生善于思考與聯想的能力。在講授水處理系統部分時，在講解完生活污水傳統的處理工藝的基礎上，可以針對當下相對難以處理的工業廢水，介紹基于微生物燃料電池的新型處理工藝。如筆者所在的課題組嘗試用UASB-MFC-BAF的組合工藝處理糖蜜酒精廢水[8]，高效去除污染物的同時，并獲得1410.2mW/m2的最大功率密度。其中，在UASB單元高效去除COD并進行硫酸鹽還原，MFC單元氧化硫化物的同時產電，BAF單元去除色度并降解苯酚衍生物。與常規工藝的結合為MFC在污水處理方面的應用提供了新的思路，成為一種很有前途的處理方式。這除了向學生傳遞了水處理工藝的相關知識，也示范了工藝組合的特點與基本規律，培養了學生講自己所學的水處理技術融會貫通，靈活運用的能力。
2.固體廢物處理處置工程教學
堆肥處理是主要的資源化技術之一，在講到堆肥部分時，可以介紹微生物燃料電池固體廢物堆肥中的應用案例，即微生物燃料電池既可以處理廢水，也可以處理固體廢物，展示了該技術良好的發展前景。其在固體廢物堆肥中，底物不需要頻繁更換，而且有機質含量高，堆肥過程自身產熱可提高溫度，為堆肥過程中形成的高度復雜的微生物種群的富集和生長提供了更加穩定的外部環境，當前以廚余垃圾和園林肥料為原料的堆肥微生物燃料電池也已經有報道[9]。剩余污泥是城市污水處理廠運行中最為頭疼的問題，在講授城市污水處理廠剩余污泥處理處置部分時，可以著重介紹微生物燃料電池在剩余污泥資源化過程中的應用，微生物燃料電池可以將剩余污泥中的化學能轉化為最清潔的電能，為污泥資源化提供了新的思路。具體包括直接利用剩余污泥與間接利用剩余污泥兩方面，前者是直接以剩余污泥為燃料，在輸出電能的同時，能達到良好的污泥減量效果；后者是分別以剩余污泥微波預處理上清液與剩余污泥發酵產生的揮發性脂肪酸作為燃料，可以有效地資源化利用剩余污泥，同時達到污泥減量的目的。將此類案例介紹給學生，既可以傳授了固體廢物資源化與處置的相關知識點，又可以激發學生的學習熱情，提高教學質量，并且進一步培養了學生環境工程意識和環境工程研究的能力，進一步培養了學生分析和解決環境工程實際問題的能力。
3.環境學教學
環境學是環境類專業本科生的專業基礎課程，旨在使學生正確理解和掌握與環境問題有關的基本概念、基本知識以及基本原理，以便為學習后續課程奠定必要的基礎。而微生物燃料電池與其課程教學也有密切聯系，可以成為增強教學效果的有力工具。污染物是環境工程的處理目標，而污染物指標是檢驗環境技術優劣的標準，在水體污染教學方面，五日生活需氧量（BOD5）的含義與測定是教學中的一項重要內容。常規BOD5測定主要采用呼吸法，該法測定較為復雜，而且耗時長，基于微生物燃料電池工作原理的BOD5傳感器具有良好的應用前景，其電流或電壓與污染物濃度呈現良好的線性關系，而且能夠快速響應，并且測量范圍較寬，結果具有良好的重復性，因此成為微生物燃料電池實際應用領域較為重要的直接應用方向。在利用微生物燃料電池類型的傳感器測定BOD5時，以待測廢水為陽極液，通過之前測定的電壓與濃度對應關系，讀取電壓值，便可換算為BOD5的濃度。此測定方法發現電池轉移電荷與BOD5之間呈明顯的線性關系，相關系數達到0.99，標準偏差為3%~12%。而且微生物燃料電池類型的BOD5傳感器響應快，恢復能力強，當污水濃度發生變化時，電流滯后1h即可達到穩定。而且微生物燃料電池型BOD5測定方法的另一突出優點是可連續運行，無需路外保養。通過介紹微生物燃料電池在測定BOD5中的應用，可以加深學生對BOD5的理解，傳授了水體污染指標的概念，也培養了學生觸類旁通、理論聯系實際的能力。在環境學課程講授中，會涉及全球的能源與環境問題，也會提到一些新型的清潔能源如氫能、核能等。此時可以介紹微生物燃料電池電助產氫的相關知識，這也是微生物燃料電池可能直接利用的主要形式。根據電化學理論，電解水的分解電壓為1.6V，而在無氧氣存在的條件下，在雙室微生物燃料電池陰極施加一個遠小于水的分解電壓的小電壓（一般小于0.8V），可以促進外電路轉移至陰極的電子和陽極轉移至陰極的質子結合而生成氫氣，從而達到利用微生物燃料電池系統產生氫氣的目的，該工藝產生的氫氣純度較高，并可以積累和儲存以及運輸，克服了以前微生物燃料電池輸出功率低、無法直接應用的缺點，從而促進微生物燃料電池技術朝著實際應用又邁進了一步。這一方面可以吸引學生更深的了解微生物燃料電池技術，而且培養學生的研發興趣與愛好，另一方面傳授了氫能等清潔能源的相關知識，拓展了氫能的來源，啟發了學生深入探究、勤于聯想的能力，取得良好的教學效果。
課堂教學實踐
在中國地質大學（北京），筆者主要參與環境工程專業基礎課與專業課的教學。在實際教學中，將微生物燃料電池的研究心得與實際教學相結合，對教學起到很好的促進作用。如在環境專業基礎課有機化學的教學中，在講授烯烴部分時，講到石墨烯作為微生物燃料電池陽極的優點，更多地利用了其比表面積大、易于微生物附著的特征，促進了微生物燃料電池的產電與污染物去除，使得學生對于石墨烯的應用有了更直觀的認識，對教學起到了促進與拓展的作用，符合當下理論聯系實際的教學思路。在環境專業主干課環境生態學的教學中，將水生生態系統部分引入微生物燃料電池的概念，介紹了產電微生物的工作原理及特性，并介紹了沉積物微生物燃料電池的工作原理及應用，這不僅向學生傳遞了水生生態系統中的環境微生物的類群與功能，以及污染物在水生生態系統中的遷移轉化規律等知識點，而且可以使學生明晰微生物燃料電池的在其中所起的作用，形象地展示了微生物燃料電池參與污染遷移轉化的過程，對于此部分知識的教學，起到很好的促進作用。講到這些案例時，學生的學習熱情都比較高漲，教學效果明顯提升?？梢娢⑸锶剂想姵卮_實是良好的教學載體，有助于提高環境工程教學的質量，筆者在后續教學中還需進一步完善提煉。
生物燃料研究范文6
關鍵詞：生物質電廠；自燃；防范措施；農林廢棄物；火災
1 生物質電廠燃料自燃的危害
眾所周知，生物質電廠燃料火災事故會增加企業的經濟負擔，且對社會容易造成嚴重不良影響。目前，開發利用的生物質資源有農作物、農業加工副產品、林木和其加工剩余物、城市生活垃圾以及能源植物等。我國擁有廣泛的植被資源，樹皮、樹葉可廣泛應用在生物質電廠中進行發電。鑒于這些生物質材料的可燃性，發生火情后需要立即采取措施避免局部燃料被燒毀甚至整個燃料場被燒毀，如果沒有及時采取補救措施，燃料火災事故會對發電設施和廠房造成極大的經濟損失。
2 燃料自燃原因分析
2.1 在燃料收購中缺乏水分控制
燃料自燃是燃料在收購過程中需要特別注意的，其自燃的發生主要與燃料收購過程中水分控制不嚴有關。電廠燃料的收購與其他物質回收相比過程更加復雜，包括收集、粉碎、打包、運輸等多個環節，如果燃料在以上收購過程中發生含水量增加的現象，會給燃料的自燃埋下潛在的危險。
2.2 在燃料儲存中缺乏防雨措施
在燃料儲存中遇到大雨天氣，需要做好防雨措施，否則燃料淋雨會增加含水量，容易發生自燃。其中，有幾種情況：一是料場排水設施不完善，雨水來不及排出，造成燃料浸泡；二是燃料頂部苫蓋措施不完善；三是垛基基礎偏低，造成雨水倒流至料垛底部。
2.3 在燃料堆放中缺乏正確方法
不同種類的燃料堆放在一起在堆垛內部發生熱量聚集的可能性較大，尤其是硬性燃料，因為它們的密度大、燃點相對較高。相同種類的燃料堆放在一起如果含水量不同也可能發生燃料自燃，因為含水量比較高的燃料自燃的同時會導致含水量比低的燃料發生自燃。生物質電廠燃料的含水量增高時其溫度會在微生物作用下不斷升高，當溫度升高到一定程度時與空氣接觸發生進一步氧化后可立即引起自燃。不同種類生物質電廠燃料的密度、燃點是具有明顯差異的，因此混合堆放時很可能發生自燃。當生物質電廠發生停電或者設備故障時，為了避免燃料堆積時間較長而出現過熱現象，進而發生超溫自燃，因此需要r刻關注生物質電廠的設備運行狀況、供電情況、管道以及除塵區域等，把控好各個環節，針對可能出現的任何意外情況，我們一定要提前預防，早作打算。
3 火災風險特點
3.1 粉塵爆炸
生物質材料與其他材料相比密度較小，在原料的制備和運輸過程中比較容易形成粉塵，而粉塵的特點是遇到明火和電非常容易發生爆炸，引發火災。粉塵發生爆炸受到多種因素的影響，包括粉塵大小、溫度以及含氧量等，可發生于生物質材料的粉碎、分離、除塵、干燥、輸送等多個環節，因此需要在生物質材料制備以及運輸等各個環節做好預防。我國林業生產中產生的大量廢棄的樹葉、樹皮，這些生物質資源往往被隨意丟棄，隨著自然降解作用逐漸腐爛，浪費了龐大的生物質發電原料。生物質發電是我國目前大力發展的科技，但在發展過程中也遇到了一定的阻力，主要是在樹葉、樹皮等資源收購方面難以實現量化收購。無論是何種生物質材料，他們如果用于發電，必有可燃性，可燃性的顆粒逐步細化會逐步細化，形成粉塵。由于粉塵爆炸的危危害比較大，電廠應做好預防措施，從除塵、防爆裝置、防止明火等多方面入手，尤其針對危險區域，最大程度降低粉塵爆炸事故，提高生物質電廠的安全，降低對社會的危害。
3.2 堆垛火災
堆垛火災是生物質電廠火災事故中比較嚴重的，主要形成原因是堆垛內部發生熱量聚集，加上燃料儲量比較大，尤其如果存在樹葉、樹皮等高密度硬質材料，很容易發生自燃，如果堆垛發生自燃時存在較大風力，會加重火災范圍和嚴重程度，其造成的不良后果是無法預估的。為了避免堆垛火災的發生，平時應注意觀察堆垛內部的溫度變化以及煙霧報警裝置是否正常等，溫度的變化是預防堆垛火災的重要指標，可通過安裝溫度監控系統來更好的預防自燃引起的堆垛火災。因此，堆垛火災作為生物質電廠比較嚴重的火災事故是需要引起高度重視的，必須時刻關注堆垛內部的溫度變化以及煙霧報警裝置的運作。
4 火災防范措施
4.1 改善在燃料收購中缺乏水分控制的現象
燃料含水量是燃料入廠時重要參考指標，不符合標準的不能入廠，且入廠需嚴格參照相關標準，確保燃料安全入廠。生物質電廠燃料除了在入廠時做好把控，在燃料入場前期也要做好質量控制，安排專人負責督促燃料加工點做好晾曬和堆垛等相關工作。定期測定燃料的含水量，如果發現含水量較高可通過加強晾曬頻率來降低水分，對于燃料加工點生產制備的燃料必須做好入廠前的質量監測，不符合入廠標準的拒絕收購。生物質電廠燃料在運輸過程中要做好淋雨的預防，否則燃料淋雨增加水分容易發生自燃。
4.2 做好燃料儲存運輸中預防措施
燃料堆垛一般情況下是露天的，為了加強燃料中的水分控制，應采取苫蓋措施，主要是預防下雨后燃料被淋濕。燃料堆垛位置應選擇排水比較好的區域，可以確保雨后雨水可以及時排出，以免雨水進入堆垛增加燃料的含水量而引發自燃。
4.3 加強燃料堆垛管理
燃料堆垛是影響燃料自燃和火災事故的重要因素，因此生物質電廠應加強燃料堆垛管理。生物質電廠要在燃料收購前做好燃料堆垛的設計和布局，包括燃料堆垛的體積、堆垛位置的通風情況以及分堆布置等。通風是燃料堆垛中應該充分考慮的因素，堆垛中要預留通風口，建議人工配合機械的方式堆垛。
4.4 加強燃料測溫和巡檢
在實際工作中，對燃料的堆放時間是有一定的要求的。一般來說，纖維類燃料（比如：樹皮、甘蔗渣等）其揮發水分比較高。當燃料的含水量達到40%以上，其經驗存儲時間不得超過2個月；當水分小于40%以下，其存儲時間不得超過3個月。在儲存期間，必須進行人工測溫巡查，當發現溫度達到80℃時，應及時進行轉運調度使用或進行相應的翻堆降溫處理。
5 結束語
生物質電廠燃料作為我國研究的熱點需要不斷進行全面的探索和分析，燃料火災事故會對生物質電廠造成極大經濟損害，對社會造成嚴重不良影響，因此預防生物質電廠的火災事故是十分重要的。為了更加有效的預防生物質電廠燃料的火災事故，本文對燃料火災的原因、特點以及預防措施進行全面分析，制定了切實可行的防范措施，實現產業的健康安全發展。
參考文獻
[1]任常興.基于火災場景的大型浮頂儲罐區全過程風險防范體系研究[J].中國安全生產科學技術，2014（01）：68-74.
