生物燃料技術精選(九篇)
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第1篇：生物燃料技術范文
[中圖分類號] TK6 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650（2016）10-0206-01
引言
黨的十報告中提出了關于提高能源使用效率的問題，即要支持新能源的開發，提高可再生能源的利用率。至此，河南駐馬店市農業大區對生物質燃料的綜合應用技術得到了高度重視。生物質能作為碳源具有可再生性，可以轉化為固態燃料、液態燃料、氣態燃料。
1 固體生物質燃料的綜合應用技術
制備固體生物質燃料所采用的技術是固化成型技術，即將品位相對較低的生物質轉化為品位相對較高的生物質燃料，而且由于燃料已經固化成型的，所以方便與存儲和運輸，在燃料的利用上也非常便利。固體生物質燃料的資料來源于農業和林業生產中所產生的玉米芯、秸稈等等各種廢棄物。
1.1 固體生物質燃料的成型技術
首先，要收集生物原材料，將這些材料經過篩選之后，確保材料干燥，灰分符合要求，污染性低而且熱值高、容易燃燒。對于這些材料進行干燥處理后，進行成型處理以方便運輸[1]。其次，將所有篩選出來的材料粉碎處理，并將黏結劑和助燃劑加入其中進行壓縮，使固體生物質燃料不僅方便存儲，而且容易燃燒。
1.2 固體生物質燃料的生產技術
根據不同的生產條件，固體生物質燃料所采用的生產技術也會有所不同。其一，常溫濕壓成型技術，具體而言，是將纖維素原料進行水解處理而使得原料的纖維經過濕潤時候軟化，使其皺裂，之后進行壓縮處理。這種技術的操作簡單，但是會提高部件的磨損度，而且所生產的燃料的燃燒值比較低。所以，成本相對較高。其二、炭化成型技術，即對生物質原料進行炭化處理后成為粉末狀，將粘結劑加入其中，壓縮成木炭。比如，河南駐馬店市農業大區，秸稈多綜合利用，利用炭化技術工藝生產出來的秸稈炭粉可制成炭球、活性炭等炭產品。在秸稈炭化的過程中所排放的煙霧收集起來提取可燃氣體、木焦油、木醋酸。但目前綜合利用率還比較低，所以，還國家對秸稈綜合利用予以補貼和政策上的傾斜。
2 液態生物質燃料的綜合應用技術
2.1 燃料乙醇
燃料乙醇成本低而且具有可再生性。生產技術上，是對非糧食原料乙醇回收后，經過凈化并發酵處理。其中，對脫水處理技術具有很高的要求，主要采用了萃取精餾法、吸附分離法以及共沸精餾法等等[2]。所生產的燃料乙醇中所含有的乙醇可以達到99.7%，比無水乙醇中的乙醇含量要高。
2.2 生物柴油
動植物油脂經過加工處理后，可以生產出與柴油的化學性質比較接近的長鏈脂肪酸單烷基酯，即為“生物柴油”。這種材料具有良好的性，沒有毒，而且生物降解，是用于替代柴油的最好的材料。生產技術上，物理方式進行技術處理即為直接混合法、酯交換法和酶催化法；化學方式進行技術處理即為采用了微乳化法高溫熱裂解法。由于所使用的材料不同，生產出來的生物柴油存在著有點和不足。目前廣泛使用的生物柴油制備方法為酯交換法。這種方法的原料來源廣泛，加工工藝簡單，所生產出來的生物柴油性能穩定，但是在生產的過程中會有堿性廢水產生，而且生產設備會遭到嚴重的腐蝕。
3 氣態生物質燃料的綜合應用技術
生物質發酵技術，就是將生物質采用厭氧微生物分解技術，經過代謝處理之后生成了氣體，這種氣體的主要成分是甲烷，其中還包括二氧化碳、氫氣以及硫化氫等等，即為“沼氣” [3]。沼氣的發酵劃分為水解液化、酸化、產甲烷三個階段。生物技術的快速發展，挖掘高效厭氧微生物并使用的效率也會有所提高，對沼氣的利用起到了促進作用。
按照生物質氣化原理，生物質氣化制氫技術需要將生物質進行氣化處理后，可燃性的氣體與水蒸汽不斷地重整，從中可以提取氫氣。研究的介質是催化劑、氣化爐，使用白云石制作二氧化碳，吸收蒸汽，經過氣化后產生二氧化碳氣體。經過試驗表明，氣體中的氫氣產量是非常高的，可以達到66.9%；二氧化碳氣體為3.3%；一氧化碳氣體為0.3%。
總結
綜上所述，中國在近年來環境污染日趨嚴重。要保護好生態環境，就要加大清潔能源的使用力度，同時還要提高能源的重復使用效率。特別是發展新能源，能夠對不可再生能源的利用以緩解，一方面可以對能源使用的安全予以維護，而且還可以推進新農村建設。
參考文獻
[1]王永征，姜磊，岳茂振，等.生物質混煤燃燒過程中受熱面金屬氯腐蝕特性試驗研究[J].中國電機工程學報，2013，33（20）：88―95.
第2篇：生物燃料技術范文
1 生物質固體成型燃料
農作物秸稈通常松散地分散在大面積范圍內，且堆積密度較低，這給收集、運輸、儲藏和應用帶來了一定的困難。在一定溫度和壓力作用下，將秸稈壓縮成棒狀、塊狀或顆粒狀等成型燃料，提高其運輸和貯存能力，改善秸稈燃燒性能，提高利用效率，不僅可以用于家庭炊事、取暖，也可以作為工業鍋爐和電廠的燃料替代煤、天然氣、燃料油等化石能源。
2 不同類型的生物質固體成型燃料
3 生物固體成型燃料的特點
生物質固體成型燃料是生物質能開發利用技術的發展方向之一，可為農村居民和城鎮用戶提供優質能源，近年來越來越受到人們的廣泛關注。其體積縮小6～8倍，密度約為1.1～1.4噸／m3；能源密度相當于中質煙煤：使用時火力持久，爐膛溫度高，燃燒特性明顯得到了改善。
二 國外生物質固體成型燃料發展現狀
1 國內外發展現狀
目前，國外生物質能固體成型燃料技術及設備的研發已經趨于成熟，相關標準體系也比較完善，形成了從原料收集、預處理到生物質固體成型燃料生產、配送、應用整個產業鏈的成熟體系和模式。
2 生物質固體成型設備
3 熱利用設備
4 發展現狀
2005年，世界生物質固體成型燃料產量已經超過了420萬噸，其中美洲地區110萬噸，歐洲地區300萬噸。預計2007年將總產量超過500萬t。歐洲現有生物質固體燃料成型廠70余個。僅瑞典就有生物質顆粒加工廠10余
家，單個企業的年生產能力達到了20多萬噸。國外生物質固體成型燃料技術及設備的研發已經趨于成熟，相關標準體系也比較完善，形成了從原料收集、預處理到生物質固體成型燃料生產、配送、應用的產業鏈成熟體系和模式。
5 歐盟標準－CEN／TC335固體生物質燃料
歐盟固體生物質燃料標準化工作始于2000年。按照歐盟的要求，由歐盟標準化委員會(cEN)組織生物質固體燃料研討會，識別并挑選了一系列需要建立的固體生物質燃料技術規范。歐盟標準化委員會準備了30個技術規范，分為術語；規格、分類和質量保證；取樣和樣品準備，物理(或機械)試驗；化學試驗等5個方面。技術規范的初始有效期限制為3年，在2年以后CEN成員國需要提交對標準的意見，特別是可否轉成歐盟標準。(表2)
三 我國發展生物質固體成型燃料的有力條件
1 國內發展現狀
我國生物質固體成型技術的研究開發已有二十多年的歷史，20世紀90年代主要集中在螺旋擠壓成型機上，但存在著成型筒及螺旋軸磨損嚴重、壽命較短、電耗大、成型工藝過于簡單等缺點，導致綜合生產成本較高，發展停滯不前。進入2000年以來，生物質固體成型技術得到明顯的進展，成型設備的生產和應用已初步形成了一定的規模。
2 形成了良好的政策法規環境
國務院辦公廳《關于加快推進農作物秸稈綜合利用意見的通知》中指出“結合鄉村環境整治，積極利用
秸稈生物氣化(沼氣)、熱解氣化、固化成型及炭化等發展生物質能，逐步改善農村能源結構?！必斦砍雠_了《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法》，采取綜合性補助方式，支持從事秸稈成型燃料、秸稈氣化、秸稈干餾等秸稈能源化生產的企業收集秸稈、生產秸稈能源產品并向市場推廣。
3 核心技術趨于成熟
目前，我國秸稈固體成型的關鍵技術已取得突破，特別是模輥擠壓式顆粒成型技術，已經達到國際同類產品先進水平，有效地解決了功率大、生產效率低、成型部件磨損嚴重、壽命短等問題，并已實行商業化。全國秸稈固體成型設備的生產和應用已初步形成了一定的規模，固體成型燃料的年產量約20萬噸，主要以鋸末和秸稈為原料，用于農村居民生活用能、鍋爐燃料和發電等。生物質爐具的開發也取得一定的進展，開放了秸稈固體成型燃料炊事爐、炊事取暖兩用爐、工業鍋爐等專用爐具。
(1)不同的成型技術(圖5、6、7)
(3)生物質固體成型燃料示范工程案例
示范地點：北京大興區：建設規模：年產20000噸固體成型燃料，包括：顆粒燃料生產線1條，年產10000噸：壓塊燃料生產線1條，年產10000噸；原料類型：各種農作物秸稈、木屑、花生殼等。
工藝技術路線：(如8所示)
執行情況：已完成秸稈固體成型設備的研究設計，形成了具有自主知識產權的成型機，產品如圖9、10、11、12所示。
2008年5月通過農業部科教司組織的鑒定，鑒定結論：技術為國內領先，主要技術經濟指標居國際先進水平。
(4)生物質固體成型燃料爐
根據用途的不同，生物質固體成型燃料爐具可分為炊事爐、采暖爐和炊事采暖兩用爐；根據使用燃料的規格不同，可分為顆粒爐(圖13)和棒狀爐；根據進料方式的不同，可分為自動進料爐和手動爐；根據燃燒方式的不同，可分為燃燒爐、半氣化爐(圖14)和氣化爐。
(5)擬引進國外先進技術
引進了瑞典Gordic Environment AB公司的pellx生物質固體成型燃料高效燃燒器。(圖15)
熱輸出：10～25kW；
燃燒效率：大約90％；
功率消耗：大約40W
(6)我國生物質固體成型燃料標準體系(圖16)
(7)近期擬(已)制訂計劃(表4)
4 秸稈收儲運模式初步建立
農作物秸稈通常松散地分散在大面積范圍內。收購組織面廣量大，涉及到千家萬戶，這給秸稈能源化利用帶來了困難。經過探索和嘗試，各地因地制宜，形成了“農戶+秸稈經紀人+企業”、“農戶+企業+政府”等各具特色的秸稈收儲運模式。(圖17)
需求分析：
生物質固體成型燃料適用于農村居民炊事和采暖用能，大中城市工業鍋爐、發電和熱電聯產等。生物質固體成型燃料可為農村家庭提供室內取暖燃料，未來發展潛力巨大；隨著國家節能減排政策的實施，大中城市取締燃煤的工業鍋爐將成為必然，將燃煤鍋爐改造為燃生物質固體成型燃料鍋爐則是一個可行的選擇；木質顆粒燃料具有燃燒效率高、自動化程度高、清潔衛生等優點，適合于別墅壁爐等高端人群的冬季采暖，也是未來一個應用方向。
四 發展前景與展望
《可再生能源中長期發展規劃》中明確提出“重點發展生物質固體成型燃料”到2010年，生物質固體成型燃料年利用量達到100萬噸；到2020年，生物質固體成型燃料年利用量達到5000萬噸。(圖18)
效益分析：
拉動內需。建設1處年產3000噸秸稈固體成型燃料的示范點，需投資180萬元，需要水泥100噸、磚30萬塊、沙子170噸、鋼材70噸。
增加就業。建設秸稈固體成型燃料示范點可引導農村勞動力就地就近就業，每條生產線需要操作工30人，均來自當地農民，按照1000元／月計算，年人均收入可達1.2萬元。同時，從秸稈的收集、儲存和運輸整個收購環節，可以間接帶動當地的一部分勞動力參與到這個行業中來。按照每年收購12000噸原料計，可以吸收至少200人參與該行業。
第3篇：生物燃料技術范文
生物能源是什么
生物能源又稱綠色能源，可再生，原材料遍布各地，蘊藏量極大。生物能源離我們并不遙遠，它就在身邊。垃圾、秸稈、沼氣甚至包括 “地溝油”，這些看似無用的家伙經過加工處理都能變成可利用能源。通常包括：一是木材及森林工業廢棄物；二是農業廢棄物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工業有機廢棄物；六是動物糞便。
生物能源主要有沼氣、生物制氫、生物柴油和燃料乙醇。沼氣由微生物發酵秸稈、禽畜糞便等有機物產生，主要成分是甲烷；生物氫通過微生物發酵得到，由于燃燒生成水，是最潔凈的能源；生物柴油是利用生物酶將植物油或其他油脂分解后得到的液體燃料，作為柴油替代品；燃料乙醇是植物發酵時產生的酒精，以一定比例摻入汽油,使排放的尾氣更清潔。
生物能源的現狀
新型原料培育、產品綜合利用、技術高效低成本轉化，是“十二五”生物能源技術三大趨勢。原料從以廢棄物為主向新型資源選育和規?；嘤l展；高效、低成本轉化技術與生物燃料產品高值利用是技術發展核心；生物質全鏈條實現綠色、高效利用。
我國現有生物質資源相當于4.5億噸標準煤，利用技術被列為重點科技攻關項目，如戶用沼氣池、節柴炕灶、薪炭林、大中型沼氣工程、生物質壓塊成型、氣化與氣化發電、生物質液體燃料等。
生物能源科技重點包括：微藻、油脂類、淀粉類、糖類、纖維類等能源植物的選育與種植，生物燃氣高值化制備及綜合利用，農業廢棄物制備車用生物燃氣示范，生物質液體燃料高效制備與生物煉制，規?；镔|熱轉化生產液體燃料及多聯產技術，纖維素基液體燃料高效制備，生物柴油產業化關鍵技術研究，萬噸級的成型燃料生產工藝及國產化裝備，生物基材料及化學品的制備煉制技術等。已經開發出多種固定床和流化床氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產燃氣。
利用方式
1.氣體燃料。包括沼氣、生物質氣化制氣等。利用有機垃圾、生物質廢料、殘留物、廢棄物等進行發酵等工藝，生產出沼氣等可燃氣體。這種利用方式受原材料供應限制，大中型沼氣工程發展較慢?？扇細馔ǔＳ糜诩彝?，以及專用燃氣交通工具，使用范圍較窄。可燃氣體發電同樣受到原料供應的限制。
2.液體生物質燃料。包括燃料乙醇和生物柴油，是可再生能源開發利用的重要方向。
生物柴油的原料來源廣泛：回收動植物油；含油量高的植物，如麻風樹（學名小桐子）、黃連木、文冠果、續隨子等。構建大規模生物柴油能源林是解決原料供應的根本。
燃料乙醇在經歷了以糧食為原料生產的初級階段后，逐漸向以木質纖維素等非糧食原料轉向。目前已有若干實驗試點企業運行投產。
3.固體生物質燃料。分為生物質直接燃燒、壓縮成型燃料、生物質與煤混合燃燒為原料的燃料。熱效率利用率較低，通過新型爐灶、鍋爐提高熱效率利用率，或者把生物質固化成型后采用略加改進后的傳統設備燃用，但成型燃料的壓縮成本較高。此外，生物質燃料發電也成為當前生物質能開發利用的重要方向。
美國、英國、瑞典等國家均有生物質能源發電站建設投產，我國在這方面也具有了一定的規模，南方地區的許多糖廠利用甘蔗渣發電。廣東和廣西兩省共有小型發電機組300余臺，云南也有一些甘蔗渣電廠。
在諸多的生物質利用技術中，生物質發電技術是最具發展潛力的利用技術之一。因為電的利用范圍較廣，而且可以充分利用現存電網。高效直燃發電是最簡便可行的高效利用生物質資源的方式之一。
發展生物能源的8大優勢
生物能源對環境污染小，屬于可再生能源，其普遍、易取，便于運輸，且具有以下優勢：
1.生物燃料是唯一能大規模替代石油燃料的能源產品，而水能、風能、太陽能、核能及其他新能源只適用于發電和供熱。
2.產品多樣。液態：生物乙醇和柴油；固態：原型和成型燃料；氣態：沼氣等。既可以替代石油、煤炭和天然氣，也可供熱和發電。
3.原料多樣。秸稈、林業加工剩余物、畜禽糞便、食品加工業的有機廢水廢渣、城市垃圾，還可利用低質土地種植各種能源植物。
4.生物燃料可以像石油和煤炭那樣生產塑料、纖維等產品，形成生產體系。其他可再生能源和新能源不可能做到。
5.可循環性和環保性。生物燃料是在農林和城鄉有機廢棄物的無害化和資源化過程中生產出來的產品；生物燃料的全部物質均能進入生物循環。物質上永續，資源上可循環。
6.生物燃料的“帶動性”。生物燃料可以拓展農業生產領域，帶動農村經濟發展，增加農民收入；還能促進制造業、建筑業、汽車業等行業發展。
7.生物燃料具有對原油價格的“抑制性”。生物燃料將使“原油”生產國從目前的20個增加到200個，通過自主生產燃料，抑制進口石油價格，并減少進口石油花費，使更多的資金能用于改善人民生活，從根本上解決糧食危機。
8.生物燃料可以創造就業機會和建立內需市場。聯合國環境計劃署的“綠色職業”報告中指出，“到2030年可再生能源產業將創造2040萬個就業機會，其中生物燃料1200萬個”。
相關政策
近幾年，中國生物能源產業發展迅速，產品產出持續擴張，國家產業政策鼓勵生物能源產業向高技術產品方向發展，中國企業新增生物能源投資項目逐漸增多。投資者對生物能源產業的關注越來越密切，生物能源已成“十二五”規劃扶持重點?！犊稍偕茉粗虚L期發展規劃》提出，未來15年內投資約1.5萬億用于發展可再生能源，到2020年發展燃料乙醇至1500萬噸、生物柴油500萬噸。2011年1月5日，總理主持召開國務院常務會議，決定實施新一輪農村電網改造升級工程。在“十二五”期間，使全國農村電網普遍得到改造，基本建成安全可靠、節能環保、技術先進、管理規范的新型農村電網。
存在問題
1.原料資源短缺。廣西木薯燃料乙醇項目，被利用為燃料乙醇原材料的木薯的前后價格差別很大，這對供應體系是個挑戰?？紤]到與人畜食物相爭，很多國家都限制玉米乙醇生產，生物柴油原料不足。同樣的問題在生物質發電、成型燃料和生物柴油領域也普遍存在。制備生物柴油主要原材料――“地溝油”回收方面表現尤為突出。相比于“地溝油”制備食用油技術，生物柴油的成本高售價低，再加上相關部門監管力度不夠，造成“地溝油”回流餐桌現象普遍，也直接導致生物柴油原料供應不足。
2.技術基礎薄弱。以能源作物為原料生產燃料處于試驗階段，以廢棄動植物油生產生物柴油的技術較為成熟，但潛力有限。后備資源潛力大的纖維素生物質燃料乙醇和生物合成柴油的生產技術還處于研究階段，產業化程度低。
3.生物燃油產品市場競爭力弱。受原料來源、生產技術和產業組織等多方面因素的影響，燃料乙醇的生產成本較高。目前，國家每年對102萬噸燃料乙醇的財政補貼約為15億元，在目前的技術和市場條件下，擴大燃料乙醇生產需要大量的資金補貼。
4.銷售市場建設滯后，下游企業對接缺失。主要體現在生物液體燃料方面。以生物柴油為例，國內企業幾乎都沒有自己的加油站，很難進入中石油、中石化的成品油零售市場，銷售渠道更是匱乏單一。在生物柴油發展的黃金期，國內涉足企業數量一度達到了300多家，目前數量縮水三分之一。
中小投資者的機遇
原料加工：如綠野科技從菊芋塊莖中提取菊粉；甜高粱產量高，稈渣是造紙的好原料，作為大規模的能源作物具備有利的特性，很有前途。
油料作物種植：如北京草業與環境研究發展中心的柳枝稷、蘆竹和荻，已試種了3000畝；赤峰市翁牛特旗經濟林場，文冠果基地全國最大；湖南林業科學院能源植物與生物燃料油研究中心，選育出大果、矮化、高產、高含油的光皮樹無性系良種6個，營造光皮樹油料林30萬畝。
第4篇：生物燃料技術范文
生物燃料的技術革新能否克服環境污染的缺憾？革新的突破口在哪里？答案似乎已經找到。根據業界的預測，未來第四代生物燃料可以“完美”解決“綠色”燃料帶來的污染問題。
說到第四代技術，還得先從最基本的概念說起。 生物燃料泛指由生物資源經過一系列物理、化學變化過程而獲得的燃料乙醇、燃料丁醇、生物柴油等可再生燃料。它起源于上世紀70年代，由于受傳統能源價格提高、環保意識加強和全球氣候變化等因素影響，美國、巴西、歐盟以及中國等成為積極發展這一技術的主角。
生物燃料依據其使用的原料和技術可分為四代。第一代的代表產品為生物乙醇和生物柴油；第二代的代表產品是纖維素乙醇，它由以麥稈等農林廢棄物為主的生物質原料經過預處理、酶降解和糖化、發酵等步驟制成；第三代是指以微藻為原料生產的各種生物燃料，也稱為微藻燃料；第四代主要利用代謝工程技術改造藻類的代謝途徑，使其直接利用光合作用吸收二氧化碳合成乙醇、柴油或其他高碳醇等，這是當前最新技術。雖然該技術尚處于實驗室研究階段，但在環保、成本等方面的優勢已經可以預期：
首先是燃料的生產途徑。傳統技術要分解生物質生產乙醇，而第四代技術則采用微藻，直接通過光合作用，將溫室氣體二氧化碳轉變成乙醇。
其次是工藝對環境的影響。傳統技術在生產生物燃料的過程中，會產生大量的有害氣體、固體廢棄物，且排放大量二氧化碳，而第四代技術不僅不會產生任何廢棄物，而且能吸收大量的二氧化碳，有助于碳減排。
再次是對糧食安全的影響。第一、二代技術會消耗大量的糧食，且占用大面積耕地，進而在世界范圍內引發對糧食安全的擔憂，而第四代技術根本不需要農作物和農場，建廠靈活性高，生產環節很少，與傳統技術多達20個環節相比，第四代技術只需要簡單的三四個環節。
第5篇：生物燃料技術范文
關鍵詞：生物質；秸稈；燃燒技術；現狀；展望
Current situation and prospect of
combustion technologies for different forms of biomass
Liu Shengyong， Liu Xiao’er， Wang Sen
(Key Laboratory of Renewable Energy of Ministry of Agriculture， Electrical and Mechanical? Engineering College， Henan Agricultural University， Zhengzhou， 450002，China)
Abstract：In this paper，the characteristics of biomass fuels，and current situation of combustion technologies for biomass briquette，biomass bale，biomass powder and biomass gas were introduced. The problem of deposit and corrosion during biomass combustion was analyzed. At last，the prospect for the development trend of biomass combustion technologies was forecasted.
Key words：biomass; straw; combustion technologies; current situation; prospect
0引 言
生物質能與化石能源相比，具有可再生和低污染的優勢，因此受到全世界普遍的重視，并已成為新能源的發展方向之一。生物質能主要通過直接燃燒、氣化、液化和厭氧發酵加以利用。生物質因具有揮發分高、炭活性高、N和S含量低，灰分低，生命周期內燃燒過程CO2零排放等特點，特別適合燃燒轉化利用，是一種優質燃料[1]。生物質燃燒技術按其形態的不同可分為生物質成型燃料的燃燒技術、生物質捆燒技術、生物質粉體燃燒技術和生物質燃氣燃燒技術等，就中國的基本國情和生物質利用水平而言，生物質燃燒技術無疑是最簡便可行的高效利用生物質資源的方式之一。
1生物質燃料的燃燒特性
第6篇：生物燃料技術范文
方向性錯誤？
在美國佛羅里達州西棕櫚灘邊的一片叢林里，有一塊約半個籃球場大的水泥地，上面擺著一排排裝有塑料窗的白色浴缸，缸里盛滿了墨綠色的液體。
這里是生物燃料公司阿肯羅爾的秘密實驗場地，除美國能源署的官員外，從未對外露過廬山真面目。浴缸里的墨綠色液體是水和海藻的混合物?，F年46歲的公司首席執行官保羅?伍茲說，他與他的合作者們有意利用海藻，生產一種比石油和玉米乙醇更清潔、更便宜的生物燃料。
“我們希望最終能生產出200億加侖生物燃料，而且價格具有競爭力。預計一年后，我們的產品就可以投入市場?！蔽槠澱f。
如此豪言壯語，在生物燃料圈里曾經比比皆是，但對那些雄心勃勃致力于用植物替代汽油研究的人們而言，2008年是不幸的。曾獲美國政府大力支持的玉米乙醇工業在這一年遭遇重大挫折。
一系列重大研究顯示，以糧食為原料的生物燃料，如玉米乙醇，并非如人們想象的那樣，是一種綠色燃料，正是它導致了世界糧食價格飛漲。而且，由于發展生物燃料可以獲得政府補貼，大片森林遭砍伐，由此產生的溫室效應比燃燒汽油還嚴重。
美國自然資源保護委員會分析員納撒內爾?格林說：“傳統的生物燃料，如玉米乙醇和生物柴油等，正把我們引向一個錯誤方向?！?/p>
但就此放棄生物燃料研究顯然不是一個明智的選擇。目前，人們還無法擺脫對噴氣式飛機和內燃機等交通工具的依賴。即便是頗被看好的電動汽車技術，也還需幾年時間才能被大眾接受，因為電動汽車一旦進入市場，交通基礎設施勢必進行大規模改造，加油站需改造成充電站。
因此，美國環境保護基金會汽車戰略資深研究員約翰?迪西科認為，徹底放棄生物燃料研究是“欠成熟”的做法。幸運的是，一些歐美公司正在開發不以糧食為原料的生物燃料，它們的新選擇從柳枝稷到海藻，可謂五花八門。雖然每一種技術都存在缺點，不夠完善，但面對一個化石燃料日益緊缺的世界，每一種嘗試都代表著一個希望。
纖維素乙醇
玉米和甘蔗最早被選為生物燃料原料，因為植物淀粉中的糖比較容易發酵成乙醇。但對于植物而言，除可以食用的淀粉和糖外，還有其他重要成分，比如構成所有植物細胞壁的有機分子――纖維素。
李?林德是達特茅斯學院環境工程師，也是低碳能源生物技術供應商馬斯科馬的創辦人之一，他正專注于尋找能消化纖維素并且直接吐出乙醇的細菌。他稱這一過程為“生物綜合處理”，可以大大降低生產成本。他相信即便沒有政府補貼，馬斯科馬公司最終也能生產出比石油更便宜的乙醇。
馬斯科馬公司的技術引起很多大買家的興趣。最近它與通用公司簽了一單生意，用于開發纖維素燃料。馬斯科馬公司還計劃在密歇根州建立一個商業生產基地。
總部位于馬薩諸塞州的Verenium公司雖然成立才兩年，但它在路易斯安那州修建的實驗廠已基本完工，這是美國本土第一家生物燃料工廠，建成后每年將生產140萬加侖纖維素乙醇。它選用的原料是甘蔗殘渣。
Verenium公司最近與能源巨頭英國石油公司達成合作協議，共同開發纖維素乙醇。公司首席執行官卡洛斯?里瓦斯希望這一合作能加速纖維素乙醇商業化進程。他說：“在實驗室里，我們可以做得十分完美，可一旦進入現實世界，一切可能完全變樣，我們必須通過實踐來學習。”對分解纖維素最有經驗的當屬丹麥的諾維信公司，它是世界最大的工業酶生產商。多年來，它生產的酶主要用于污水處理，但近幾年，它開始涉足生物燃料領域。如今，生物燃料已成為諾維信公司增長速度最快的業務。
諾維信公司雇用了一批“酶獵頭”，在全世界范圍內搜尋能消化纖維素的昆蟲。有人會問，既然可以在實驗室里利用生物技術獲得更好的酶，為什么還要在大自然中尋找天然酶呢？
在諾維信公司位于加利福尼亞州的研究所，科學家們給出了答案。他們正試圖通過改變天然酶的遺傳結構來提高纖維素的分解技術。這一過程被稱為“定向進化”。諾維信北美公司總裁拉斯?漢森說：“纖維素正在向抗降解的方向進化，我們的生物技術必須迎頭趕上，以對抗這種進化帶來的挑戰?！?/p>
海藻新希望
生物技術的發展讓人們充滿期待，新型生物燃料的出現也許指日可待。
乙醇的一大缺點是，標準的汽車發動機必須經過改造，才能使用乙醇做燃料。而且，如用輸油管運送乙醇，會對管道造成很大腐蝕。位于加州的Amyris公司正在研究如何利用遺傳工程，生產能夠制造可再生燃料的酵母。這種可再生燃料具有碳氫化合物的一切優點，比如運輸便捷、能量密度高等，卻沒有碳氫化合物污染環境的缺點。
Amyris公司創建人內爾?倫寧格說：“我們希望生產出一種能立即投入現有基礎設施的生物燃料。”
但Amyris公司生產的燃料主要以甘蔗殘渣為原料。雖然甘蔗的利用率遠遠高于玉米，但它仍屬于糧食作物。很難想象，Amyris公司可以在不影響糧食供給的情況下推廣它的技術。
于是，科學家們又把目光轉向了一種更為物美價廉的替代品――藻類。它沒有糧食作物原料的任何缺點，無需土地，無需淡水，只要陽光充足，在鹽水中就能生長。不僅如此，海藻還能大量吸收碳。因此，從理論上講，以海藻為原料可謂一舉兩得，既可以生產可再生的生物燃料，也可以吸食化石燃料植物所釋放的碳。
阿肯羅爾公司的伍茲很早就開始研究海藻。大多數海藻公司的做法是先壓榨海藻提取油，然后加工成燃料，而阿肯羅爾公司的做法是先獲取氣態油，然后冷凝成液態。伍茲說，憑這種方法，乙醇的英畝年產量可達6000加侖，而玉米乙醇的英畝年產量僅為370加侖。
伍茲的想法吸引了不少合作者。阿肯羅爾公司準備在索諾蘭沙漠地區建立一個商業化生產工廠。那里臨海，可以利用海水培養海藻，附近還有一家煤炭廠，可以提供濃縮的二氧化碳進行增壓加工。
第7篇：生物燃料技術范文
生物燃料泛指由生物質組成或萃取的固體、液體或氣體燃料，可單獨使用或與汽油或柴油混合使用。當前各國積極研究和投入的生物燃料主要指生物液體燃料，包括燃料乙醇、生物柴油等。
20世紀70年代的能源危機使得各國紛紛尋求各種手段，通過能源供給多樣化，降低對化石燃料的依賴，增強自身能源安全。
進入21世紀以來，國際原油價格經歷了一輪以需求拉動的上漲，年平均名義價格由2001年的24美元/桶上漲至2010年的79美元/桶，實際增長1.6倍。2008年7月創每桶148美元的歷史高位，受國際金融危機沖擊，半年內又暴跌至每桶35美元左右，波動幅度巨大，但油價整體上行趨勢未變。
顯然，由國際油價走勢變動帶來的航空煤油價格高企及波動加劇將給航空公司帶來極大的運營風險。此外，為應對全球氣候變化的挑戰，各國在減少溫室氣體排放方面已達成基本共識，針對不同行業的減排目標和政策也相繼出臺。在國際油價高企和全球溫室氣體減排的背景下，生物燃料有望成為替代傳統航空煤油的重要新能源。
生物燃料使命
生物燃料的發展大致經歷了三個階段：（1）第一代生物燃料，主要以糧食為原料，其發展日益受到限制；（2）第二代生物燃料，以非糧作物如乙醇、纖維素乙醇、生物柴油等為代表；（3）第三代生物燃料，以微藻等為原料，目前美國、以色列、德國、加拿大、阿根廷、澳大利亞、韓國等正在積極研究。
自2000年以來，全球生物燃料產量增長了近三倍。美國是最大的生物乙醇及生物柴油生產國。從中期來看，美國和巴西可能還將繼續保持生物燃料主要生產國的地位。但長期而言，亞洲國家包括中國、印度、印度尼西亞及馬來西亞可能將搶奪更多的市場份額。目前，很多國家已出臺一系列支持生物燃料研發和產業化的政策，積極支持生物燃料的發展。
我國新能源政策的遠期目標為：爭取到2020年實現非化石能源占一次能源消費比重的15%左右，生物柴油年產量達到200萬噸，燃料乙醇達到 1000萬噸。我國發展生物燃料起步較晚，但發展十分迅速，目前已在河南、安徽、黑龍江、吉林、廣西等地建立生物乙醇生產廠，并在全國部分城市進行混合10% 燃料乙醇的汽油供應試點，我國生物乙醇產量居世界第三位。
美國提出，到2020年生物燃料將占其能源總消費量的25%，2050年達到50%，2012年，美國約150萬噸生物燃料投產，2013-2015年，還將投入650萬噸產能。
歐盟提出2020年前可再生能源占能源消費總量的20%，生物燃料占運輸燃料10%的目標。以德國為例，德國2007年頒布《生物燃料配額法令》，規定生物燃料在化石燃料中混摻的最小含量，其生物柴油消費量占歐洲生物柴油消費總量的45%，并且已建立1000多個生物柴油加油站。
巴西作為最早實施生物燃料產業化政策的國家之一，2006年已實現40%以上的汽油消費由乙醇汽油取代，成為唯一不供應純汽油的國家。目前，巴西消耗的所有汽油均摻有20% 及以上的乙醇，同時還出口乙醇，產量居世界第二。巴西《生物柴油法》要求到2013年生物柴油與普通柴油混合比例達到5%。
生物航油實驗
如前所述，由于石油資源緊張、油價波動、航空公司運營成本高企及碳排放標準的提高，越來越多的油料公司、航空公司及飛機設備制造商開始將目光投向生物燃料。2008-2012年，全球已有20多個以生物航油為燃料的試驗飛行和商業航班，其中95%以上均未出現任何飛行異?；蚬收?。試驗表明，混合生物燃料的效率比傳統燃料高1.1%，溫室氣體排放量比傳統燃料低60%-80%。
據中國民航局預測，2020年全國航油消費量將超過4000萬噸，其中生物航油可能占航油總量的30%，按每噸1萬元計算，2020年我國生物航油市場規模將達1200億元。
國際航空運輸協會指出，到2020年全球航空燃料總需求的6%，即每年約800萬噸應來自生物燃料，但要實現這一目標，一方面需對航空公司的燃料比例進行管制，另一方面要對生物燃料實施政策性補貼。
2011年10月，中石油、中航油與國航成功進行國內首次航空生物燃料的驗證試飛。中石油已建120萬畝小桐子種植基地，可提供的原料年產量達16-17萬噸，目前其正與霍尼韋爾旗下UOP公司商談在華合作建立首個年產6萬噸的航空生物燃料煉廠，并有望2013-2014年投入商業運營。
2011年12月，中石化向民航局提交了生物航煤及其調和產品的適航審定申請，民航局已受理該申請，并計劃今年11月前完成適航審定，年內進行商業飛行。2009年，中石化啟動了生物航煤的研發。2011年，將其杭州石化煉廠裝置改造成一套2萬噸/年生物航煤裝置，該裝置從2011年年底開工以來已生產70噸生物航煤。中石化計劃采用的原料主要為餐飲廢棄油脂。
此外，中國商飛和波音公司開始合作研發生物航油，并在北京啟動了“中國商飛-波音航空節能減排技術中心”，該中心首個研究項目是將廢棄食用油提煉成生物航油。空客公司已與清華大學簽署協議，雙方將以地溝油等為原料合作研究生物航油，預計下半年公布首批研究結果。
未來挑戰
在我國石油對外依存度日益上升、環保成本和壓力日趨嚴峻的形勢下，積極發展包括生物航油在內的生物燃料產業，是應對能源短缺和節能減排的重要手段。生物航油的發展存在很多機遇，但同時也面臨幾大挑戰。
一是生物航油的成本。目前生物航油的成本是傳統航油的2-3倍，要想大幅降低成本必須實現規模化生產，而我國尚未建立起成熟的生物航油研發、生產及供應體系。航油是航空公司最大的成本支出，以國內三大航空公司為例，航油成本占其運營成本均已超40%，因此高昂的價格將使生物航油的推廣和應用受阻。
二是生物航油的生產技術。例如，通過纖維素生產乙醇及海藻提煉等技術尚不成熟，而地溝油混雜了動物油、植物油等成分，提煉技術難度大，尚不能實現大規模應用。
三是生物航油的原料供應。生物燃料的原料包括動植物油脂、廢棄食用油和微生物油脂等，各種原料的產能和收率存在很大差異，如何保證可持續的原料供應仍是當前需關注和解決的問題。
第8篇：生物燃料技術范文
一、經驗：通過立法、規劃和鼓勵補貼等政策，持續推動生物質資源的研究、開發和利用
（一）美國通過立法和補貼政策促進生物質乙醇產業發展
美國是世界上最大的乙醇生產國，乙醇商業化生產始于上個世紀90年代，玉米一直是其主要的生產原料。20世紀90年代開始，美國以法律形式確定了生物質能源的主導地位和具體發展指標。2002年11月，《美國生物質能與生物基產品展望》報告對美國生物質資源研究做出了遠景規劃，提出到2030年，美國生物質能和生物基產品將發展成為完善、成熟并可持續發展的產業，為美國農業經濟增長創造新的機遇，并向消費者提供性能優良、綠色環保的生物基產品。
1999年，美國了《開發和推進生物基產品和生物能源》總統令，制定了到2030年以生物質燃料替代目前石油消費總量30%的發展目標，占國家電力的5%、交通運輸燃料的20%和化工產品的25%。2005年，美國能源部提交的報告顯示：生物質能已經開始對美國的能源做出貢獻，2003年提供了1億噸標煤能量，占美國能源消費總量的3%，超過水電而成為可再生能源的最大來源。
為了實現上述目標，美國在生物質資源研發領域的資金投入逐年遞增，其中，包括2008年12月能源部投資2億美元支持利用生物質原料生產先進生物燃料的商業化研究與實踐、2009年1月其能源部與農業部聯合支持有關生物燃料、生物質能及生物基產品生產技術與過程的研發項目等。即使在金融危機發生之后，生物質資源研究仍成為美國經濟復興和再投資計劃的重要組成部分。2009年5月，美國能源部宣布，復興計劃中將有7.865億美元用于加快先進生物燃料的研究和開發、以及商業規模的生物精煉示范項目等。
發展生物燃料對美國經濟發揮了極大的推動力量。據統計，僅 2007年發展乙醇使美國減少進口2.28億桶原油，原油進口減少量約占美國原油進口總量的5%，相當于為美國經濟節省了165億美元；乙醇生產經營、乙醇運輸以及新建乙醇生產企業投資，共為其國內生產總值增加476億美元，為美國各經濟領域創造了近24萬個工作崗位；使美國消費者增加了123億美元收入，為聯邦政府創稅約46億美元，同時為各州和當地政府創稅36億美元。
奧巴馬上臺后，提出了7000多億美元的巨額經濟刺激計劃，同時，確保實現國會設定的2022年美國生物燃料年產量達到360億加侖的目標。為減輕糧食負擔，美國已經做好了向非糧的二代生物燃料過渡的部署，到2030年，生物燃料替代30%化石運輸燃料中，玉米原料只占6.7%，九成以上將是非糧原料。其最新舉措是加快纖維素燃料乙醇的研發和產業化。（詳見表1）為盡快實現第二代生物燃料技術的產業化和商業化，美國政府采取了一系列刺激和鼓勵政策。
2007年10月，美國生物質研發技術咨詢委員會了新的生物燃料與生物基產品路線圖，確定了生物質技術發展的主要障礙和解決途徑。
（二）歐洲各國對替代燃料的立法支持、差別稅收以及油料植物生產的補貼，共同促進了生物柴油產業的快速發展
歐盟委員會提出，2010年運輸燃料的5.75％用燃料乙醇和生物柴油替代，到2020年這一比例將提高到20％。法國計劃到2015年生物柴油的產能將從現在的每年600萬噸增長到1000萬噸。目前，意大利是歐洲生物柴油使用最多的國家之一。在2001年制定的金融法中，意大利計劃在3年內將生物柴油的生產配額從12.5萬噸增加到30萬噸。德國政府鼓勵使用生物柴油，對生物柴油生產企業全額免除稅收，使其價格低于普通柴油。德國在2003年頒布法規，準許自2004年起，無需標明即可在石化柴油中最多加入5%的生物柴油。同時，德國還規定了機動車使用生物燃料的最低份額，從2004年起的2%提高到2010年的5.75%。新規定的出臺將使生物柴油營業額從2000年的5.035億美元猛增至24億美元，平均年增25%。西班牙2002 年12月30日頒布法令，對生物燃料全部免征特別稅，該稅是浮動的，根據石油產品和生物燃料生產成本的變化進行調整。
2009年4月23日，歐盟的生物燃料政策也拍板定案，其生物燃料也有了一個明確的目標和發展方向?！犊稍偕茉粗噶睢泛汀度剂腺|量指令》這兩道與生物燃料政策相關指令的產生，將對歐洲生物燃料行業的未來發展起著決定性的作用，并影響全球生物燃料市場。
（三）巴西通過規劃推動生物柴油發展
巴西是世界上最大的可再生能源生產國。2002年，聯邦政府推出生產和使用生物柴油計劃（PNPB），計劃目標為：2008年1月開始，將在全國燃料消費中，添加2％的生物柴油，到2013年1月該比例將上升到5％。為了推進該計劃，聯邦政府分步驟、分階段實施。
第一階段：可行性分析階段。結論是：在經濟上，可以擴大就業，增加收入，縮小區際之間的收入差距。在社會發展上，可以扶持社會弱勢階層，提高低收入者收入水平。在環境上，通過使用生物柴油，減少廢氣和空氣污染，可以降低社會的醫療成本。在發展戰略上，可以減少對進口能源的依賴，降低國家能源安全風險。
第二階段：完善法律和政策階段。首先，定義和規范生物質能源，同時在法律、政策、稅收上給予支持。在稅收上針對發展程度不同的地區采取不同的優惠稅率，給予貧窮地區更多的稅收減免。按照該種差別稅率的邏輯，政府政策有義務保護兩個薄弱環節：（1）農民的種植環節。聯邦政府為了鼓勵小農戶種植油料作物，保障全部收購，創造了一個“社會燃料”憑證，以此來決定企業稅收減免的多少。（2）市場環節。政府公布生物柴油的質量標準，以保障提供到市場上的都是高質量的產品。
第三階段：計劃的實施階段。在各項法律、政策和稅收標準確立以后，2004年12月6日，聯邦總統宣布推出PNPB。2005年，第一個加入2％生物柴油的加油站開業，聯邦政府以拍賣的方式收購生物柴油，只有擁有“社會燃料”憑證的企業才能參加拍賣。政府的介入和收購，主要目的是形成實在的市場需求。
目前，世界可再生能源消費僅占總能源消費的14％，而巴西占45％。巴西還是世界上最大的乙醇出口國，30年來，乙醇生產導致巴西原油消耗下降，累計節省520億美元，還提供了100萬個工作崗位。
二、各國開發生物質能源帶來的啟示
（一）利用自身資源稟賦的比較優勢，尋找新的替代原料來源，力求保持能源安全、環境安全與糧食安全協調發展
從中國的情況看，上海財經大學財經研究所張錦華與吳方衛研究認為，我國農產品中資源稟賦最高的是甘薯，玉米也有一定優勢，小麥不具有優勢。但由于當時國家急于解決陳化糧問題，采用玉米和小麥作為生物質能源原料。以玉米為主的生物質能源發展路徑并不完全基于資源稟賦優勢的策略。同時，與美國地多人少相反，中國的人口眾多，即使采用一定優勢的玉米為原料的生物質能源發展路徑也受到糧食安全問題的制約。雖然我國有大量的鹽堿地、荒地等劣質土地可種植甜高粱，也有大量荒山、荒坡可以種植麻風樹和黃連木等油料植物，但目前缺乏對這些土地利用的合理評價和科學規劃。我國雖然在西南地區種植了一定規模的麻風樹等油料植物，但不足以支撐生物柴油的規?；a。生物質燃料資源不落實是制約生物質燃料規?；l展的重要因素。生物質資源的發展是生物質能源的根本問題，優良的作物品種是發展生物質能的重中之重。
（二）政府積極參與，為生物質能源的產業化發展創造良好的市場環境
生物質能源產業是具有環境效益的弱勢產業。2000年以來，我國建立了包括燃料乙醇的技術標準、生產基地、銷售渠道、財政補貼和稅收優惠等在內的政策體系，但為避免對糧食安全造成負面影響，國家開始對以糧為原料的燃料乙醇的生產和銷售采取嚴格管制。對于生物柴油的生產，國家還沒有制定相關的產業政策，也沒有完善的銷售渠道。此外，生物質資源的其它利用項目，如燃燒發電、氣化發電、規模化畜禽養殖場大中型沼氣工程項目等，初始投資高，需要穩定的投融資渠道給予支持，以降低成本。同時，需建立行之有效的投融資機制做保障，促進生物質資源的開發利用。
（三）將扶持生物質能源的產業化發展納入到國家的可持續發展戰略中
我國非糧作物的燃料乙醇尚處于試驗階段，要實現大規模生產，還需在生產工藝和產業組織等方面做大量工作。以廢動植物油生產生物柴油的技術較為成熟，但發展潛力有限。后備資源潛力大的纖維素生物質燃料乙醇和生物合成柴油的技術尚處研究階段，一些相對成熟的技術缺乏標準體系和服務體系的保障，產業化程度低，大規模生物質能源生產產業化的格局尚未形成。
（四）加強生物質資源研究對于國家可持續發展具有很強的戰略意義
第9篇：生物燃料技術范文
電池在我們的生活中發揮著非常重要的作用，但在使用過程中卻帶來了嚴重的環境問題。一節一號電池腐爛在地里，能使一平方米土壤永久失去利用價值；一粒紐扣電池可使600噸水受到污染，相當于一個人一生的飲水量。嚴峻的現實迫使我們尋找電池發展的新出路，生物燃料電池的問世讓我們看到了曙光。本文初步介紹了生物燃料電池的基本情況，以期能開闊視野，對中學化學教學有所裨益。
1穿越歷史，生物燃料電池向我們走來
早在19世紀初，英國化學家戴維就提出了燃料電池的設想，1839年英國人格拉夫發明了最早的氫燃料電池[1]。可以說發展到今天，氫燃料電池已成為了最成熟的燃料電池，但在氫氣的制備、輸送、電池的能量轉化率、使用安全性等方面存在許多問題，陷入了尷尬的發展處境[2]。生物燃料電池的出現又讓我們充滿了新的期待。
生物燃料電池的發展可追溯到20世紀初，1910年英國杜漢姆大學植物學教授Michael Cresse Potter用酵母和大腸桿菌進行試驗時，發現了微生物也可以產生電流,從而拉開了生物燃料電池研究的序幕。六十年代，為了將長途太空飛行中的有機廢物轉化成電能，美國航空航天管理局投入了大量的人力和物力進行研究，真正掀起了生物燃料電池研究的。后來盡管由于技術原因，生物燃料電池曾一度陷入停滯狀態，但七、八十年代出現的石油危機又讓電池家族的新成員成為人們矚目的中心，自此之后迎來了更加廣闊的發展前景[3]。
簡言之，生物燃料電池就是以微生物、酶為催化劑，將有機物（如糖類等）中的化學能直接轉化成電能的一種電化學裝置。根據電池中使用的催化劑種類，可將生物燃料電池分為微生物燃料電池和酶燃料電池兩種類型。
2兩種典型的生物燃料電池
2.1 微生物燃料電池
典型的微生物燃料電池如上圖所示，它由陽極室和陰極室組成，質子交換膜將兩室分隔開。它的基本工作原理可分為四步來描述:(1)在微生物的作用下，燃料發生氧化反應，同時釋放出電子;(2)介體捕獲電子并將其運送至陽極;(3)電子經外電路抵達陰極，質子通過質子交換膜由陽極室進入陰極室;(4)氧氣在陰極接收電子，發生還原反應。我們以葡萄糖為例來具體地說明這個過程[1]：
陽極半反應：
C6H12O6+6H2O6CO2+24H++24e-E0=0.014V
氧化態介體 + e-還原態介體
陰極半反應:
6O2+24H++24e-12H2O E0=1.23V
2.2 酶燃料電池
如下圖，葡萄糖在葡萄糖氧化酶（GOx）和輔酶的作用下失去電子被氧化成葡萄糖酸，電子由介體運送至陽極，再經外電路到陰極。雙氧水得到電子，并在微過氧化酶的作用下還原成水。
陽極半反應：葡萄糖葡萄糖酸＋2H++2e
陰極半反應：H2O2+2H++2e2H2O[3]
2.3生物燃料電池中的介體及其作用
2.3.1介體的作用
在生物電池的設計中一個最大的技術瓶頸就是如何有效地將電子從底物運送至電池的陽極?？茖W家設想在陽極室加入一種或幾種化學物質，作為運輸電子的介體。介體的作用如圖3所示。
2.3.2 介體需滿足的條件[1][3]
經過研究發現充當介體的分子必須具備嚴格的條件：①介體的氧化還原電極電勢應與代謝物的電勢相一致；②介體的氧化態和還原態都應易溶于電解質溶液；③在溶液中有足夠的穩定性且不能吸附在細菌細胞或電極的表面；④介體的電極反應快；⑤微生物燃料電池中的介體應易于穿透細胞膜且對微生物無毒害作用；⑥微生物燃料電池中的介體在得到電子后應易于從細胞膜中出來；⑦介體的任一種氧化態都不會對微生物的代謝過程造成干擾。
生物燃料電池中常用的介體有硫堇、EDTA-Fe(Ⅲ)、亞甲基藍、中性紅等。
3 生物燃料電池的優點
與傳統的化學電池技術相比，生物燃料電池具有操作上和功能上的優勢（表1）。首先它將底物直接轉化為電能，保證了具有高的能量轉化效率。其次，不同于現有的生物能處理，生物燃料電池能在常溫、常壓甚至是低溫的環境條件下都能夠有效運作，電池維護成本低、安全性強。第三，生物燃料電池不需要進行廢氣處理，因為它所產生的廢氣的主要組分是二氧化碳，不會產生污染環境的副產物。第四，生物燃料電池具有生物相容性，利用人體內的葡萄糖和氧為原料的生物燃料電池可以直接植入人體。第五，在缺乏電力基礎設施的局部地區，生物燃料電池具有廣泛應用的潛力。
表1化學燃料電池與生物燃料電池比較[3]
4生物燃料電池的用途[1][5]
4.1改善汽車的燃料結構
使用生物燃料電池，1L糖類物質的濃溶液氧化產生的電能可供一輛中型汽車行駛25-30 Km,如果汽車的油箱為50L的話，裝滿糖后可連續行駛1000Km而不需要再補充能源。使用生物燃料電池，一方面可控制因化石燃料燃燒導致的空氣污染問題，另一方面還可避免因發生交通事故而引發的汽油起火燃燒甚至是爆炸。
4.2污水處理
2005年，由美國賓夕法尼亞州立大學的科學家洛根率領的一個研發小組宣布，他們研制出一種新型的微生物燃料電池，可以把未經處理的污水轉變成干凈用水和電能。
4.3為可植入人體內的設備提供能量支持
2005年日本東北大學教授西澤松彥領導的研究小組新開發出了一種利用血液中的糖分發電的燃料電池。這樣的生物電池可為植入糖尿病患者體內的測定血糖值的裝置提供充足電量、為心臟起搏器提供能量。
4.4 在機器人設計中的作用
2001年英國西英格蘭大學的科學家們研制出了一種名為“Slugbot”的機器人（如圖5），專門用于搜捕危害種植業的鼻涕蟲?！癝lugbot”將抓獲的鼻涕蟲放在一容器里，在酶的作用下將其轉化成電能。
2000年美國南佛羅里達大學科學家斯圖亞特.威爾金森（Stuart Wilkinson）宣稱，他們已經研制出了一種需要吃肉以給體內補充電能的機器人Chew Chew。 這種機器人體內裝有一塊微生物燃料電池，為機器人運動和工作提供動力。這種微生物燃料電池可以通過細菌產生酶，消化肉類食物，然后把獲取的能量再轉化為電能，供給機器人使用。
4.5在航空航天上的使用
為處理密閉的宇宙飛船里宇航員排出的尿液，美國宇航局設計了一種巧妙的方案：用微生物中的芽孢桿菌來處理尿液，產生氨氣，以氨氣作為微生物電池的電極活性物質，這樣既處理了尿液，又得到了電能。一般在宇航條件下，每人每天排出22克尿，能得到47瓦電力。
5 生物燃料電池發展展望
在化石燃料日趨緊張、環境污染越來越嚴重的今天，生物燃料電池以其良好的性能向我們展示了一個美好的發展前景。但不可否認的是，由于技術條件的制約，目前生物燃料電池的研究和使用還處于不成熟階段：電池的輸出功率小、使用壽命短。例如美國得克薩斯大學亞當?海勒博士研制的葡萄生物電池能提供的功率僅為2.4微瓦，這說明要點燃一個小燈泡需要100萬株葡萄，并且產電能每天都在衰減。由此導致生物燃料電池的使用范圍非常狹小，遠沒有達到全面推廣的時期。研究人員正在積極研究，努力克服這一瓶頸。
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5.1開發無介體生物燃料電池[5]
有一類鐵還原性微生物，由于其細胞膜上有豐富的細胞色素，表現出較強的電化學活性，在生物電池中能直接將電子轉移至陽極而不需要借助任何介體。研究表明Rhodoferax ferrireduler和Geobacteraceae種群的微生物都具有這種功能，它們在電池內發生的反應可表示為：
C6H12O6+6H2O+24Fe(Ⅲ) 6CO2+24Fe(Ⅱ)+24H+
+24e-。
無介體生物燃料電池的優點主要表現為有充足的空間，有利于提高電子轉移的效率和速率。
5.2加強對電極的修飾[4]
學者Derek R. Lovley等用石墨氈和石墨泡沫代替碳棒作為電池的陽極，研究發現電池的電能輸出大大增加，約為原來的三倍。說明增大電極的表面積可以增大吸附在電極表面的微生物和酶的密度，從而增加電量的輸出。
Zhen He等在微生物燃料電池中用微生物來修飾陰極，加快了氧氣的還原反應速率，極大地提高了電池輸出的電流密度。
5.3 選擇合適的質子交換膜[4][6]
質子交換膜能有效地維持電池兩極室內酸堿度的平衡，保證電池反應的正常進行。Liu和Logan在電池的設計中取消了質子交換膜，結果發現電池的庫侖輸出效率由55%降到了12%；Min et al.研究發現如果氧氣由陰極室進入陽極室，電池的庫侖輸出效率會從55%降至19%。這說明質子交換膜的質量好壞關系到生物燃料電池的性能，選擇合適的質子交換膜，增強質子的穿透性而降低氧氣的擴散成為了生物燃料電池開發中的一個重要環節。
5.4 開發光化學生物燃料電池[5]
利用光合細菌或藻類吸收太陽光，并將其轉化成電能的裝置稱為光化學生物燃料電池。科學家曾設計出這樣的一種電池：用石墨作陽極，陽極室內有項圈藻和可溶性奎寧介體；陰極也為石墨電極，電解質溶液為鐵氰化鉀。把這種電池先放在陽光下光照10小時，然后在黑暗的環境中放置10小時，發現可產生1mA的電流（外電路電阻為500歐），只不過光子轉化成電子的效率只有0.2%。后來人們又用Synechococcus細菌來代替項圈藻，發現轉化率可提高到3.3%。
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致謝：本文在寫作過程中，得到化學系樂翠娣老師的指導和幫助，謹致以誠摯的謝意!
