生物燃料的优缺点精选(九篇)

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第1篇：生物燃料的优缺点范文

全球石油化工巨头埃克森美孚近日的《全球能源展望2012》报告中提到，受经济增长和人口因素影响，到2040年全球能源需求将比2010年高出30％。今年3月20日，国内成品油价格又进行了上调，93号汽油从7.85元／升上调至8.33元／升，这是自2010年4月以来，国内成品油价格上调幅度创了新高。

能源危机已经触动每个人的神经，也激起了人们寻找可替代能源的强烈愿望。

很多东西能替代汽油

闵恩泽院士介绍，目前国内外研究、应用较多的几种生物质燃料主要有秸秆乙醇汽油、甜菜生物质汽油、纤维素生物质汽油、生物柴油、第二代生物柴油、微藻生物柴油等，很多东西可以替代汽油，我国发展生物质燃料的前景非常广阔。

含10％乙醇的秸秆乙醇汽油已在我国推广应用。与传统汽油相比，它优势明显。比如辛烷值提高了、含氧多、燃烧充分，减少汽车尾气一氧化碳排放35％以上、碳氢化合物排放15％以上。生物质生长过程，还能吸收二氧化碳。目前，我国已建有20万吨／年以上、以非粮作物木薯为原料的工厂。在国外，美国能源部投资10亿美元，发展秸秆乙醇工艺。计划到2030年，秸秆乙醇供应达到美国汽油总量的30％，约1.9亿立方米，生产成本也将低于石油汽油。闵恩泽院士说，要立足我们的基础，与国外合作，先实现工业化，再把规模扩大至10万吨／年以上。而大规模发展，酶制剂是基础，原料是关键，要调研了解国内的原料供应情况，研发具有自己特色的酶制剂。

以甜菜为原料的生物质汽油——最新一代生物质车用汽油，比乙醇汽油能量更高，使用更经济；不需要更新销售系统和加油站，不需要调整发动机。国外2010年开始建设工业生产装置。生产工艺包括原料预处理、水相重整、碱催化聚合、加氢脱氧。

同时，国外也在大力研究以纤维素为原料的生物质汽油。纤维素比甜菜等原料来源广泛、价廉。采用纤维素为原料，我国更有可能形成具有自主知识产权的技术。国内对纤维素生产生物质汽油的研发已经开展，并取得一定进展。应重点突破，占领这一高科技发展前沿制高点。

生物柴油大有可为

闵恩泽院士介绍，生物柴油是21世纪崛起的新兴产业，世界生物柴油产能已在3000万吨／年以上。目前，美国产能已发展到1093万吨／年、欧盟为1300万吨／年。国际上已经制定完善的生物柴油标准。

我国生物柴油总产能约150万吨／年，近几年产量30万～50万吨／年，大多以废弃油脂为原料。中国海油建设在海南东方的6万吨／年生物柴油装置，采用中国石化的SRCA工艺，实现了清洁生产，并已在海南的加油站销售。

闵恩泽院士说，中国石化发展生物柴油产业有基础。中国石化拥有完整的从小型到2000吨／年生物柴油中型试验装置；拥有生物柴油质量分析、模拟评定、台架试验装置以及行车试验的经验；拥有世界一流的、处理废弃油脂原料的生物柴油成套技术，以及处理木本植物油和微藻油原料的碱催化蒸馏工艺。此外，中国石化向科技部申请了“十二五”国家生物柴油重大支撑项目，中国石化咨询公司受国家能源局委托，正编制我国生物柴油行业发展的指导意见。这些，对中国石化发展生物柴油提供了有力支持。

期望微藻“点绿成金”

微藻是地球上最简单的一种生物。微藻生物柴油可以减排二氧化碳，减少温室效应，减少对石油的依赖，还能处理废气废水，保护环境。微藻生物柴油技术被誉为“一石三鸟”的技术，各国政府均大力支持研发，如美国制定了微藻生物柴油路线图，埃克森美孚2009年投资6亿美元研发微藻生物柴油。人们对这一技术，抱有热切期望。

第2篇：生物燃料的优缺点范文

关键词： 非粮材料；燃料乙醇；研究进展

中图分类号：TQ223.122 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）05-0322-02

0 引言

随着乙醇汽油在全国各地的推广，燃料乙醇的产量一路飙升，由此引发了粮食乙醇路线面临和民众争食的问题。生物燃料的发展从之前的“粮源”转变为“非粮”，这样的转变不仅是大势所趋，而且也已经是迫在眉睫了。而进行非粮材料制备燃料乙醇主要的原料有秸秆、甘薯、落叶等作物和边角余料。进行非粮材料制备燃料乙醇的研究对我国的能源安全、促进农村经济发展等有着其重要发展意义。

1 非粮材料制备燃料乙醇的研究现状

由于我国粮食供需仍然存在相对紧张的状态，所以国家重点支持薯类、秸秆纤维资源等作为非粮材料制备燃料乙醇的主要原料。可以制造乙醇的非粮材料主要有两大种类：一类是木制纤维类，包括农业废弃物、工业废弃物、林业废弃物、生活垃圾；另一类是薯类，包括马铃薯、甘薯等。比如木质纤维类当中的玉米秸秆作为潜力巨大的生物原料，其被使用的状况还是相对较少的。如果直接将其进行燃烧，不仅使用率较低，而且会造成一些污染和浪费。如果将其转化成气体或者液体燃料，不仅可以大大提高使用率，而且可以优化我国现有的能源结构，减少污染。所以玉米秸秆等纤维质的原料在非粮材料制备燃料乙醇当中具有巨大的发展前景。比如薯类制造乙醇，我国的红薯种植面积广泛，产量更是占全世界总产量的80%。红薯容易种植抗旱性好，耐贫瘠。而且新鲜块根当中的淀粉含量可高达20%，氮源丰富，非常适合作为燃料乙醇的生产原料。

2 燃料乙醇生产的技术和工艺

3 非粮材料制备乙醇燃料

3.1 秸秆类 近几年以来在使用秸秆制造乙醇的预处理技术不断的改进和完善，对于乙醇的制取率也是越来越高。比如冯玮主要分析了使用秸秆作为原料，在进行燃料乙醇制造的时候所存在的问题，以及面向未来的发展方向。对于工艺流程他进行了十分系统的论述，并且针对各个工艺存在的优缺点进行了分析。吕伟民选择使用稀硫酸对秸秆进行了处理，在处理了两分钟之后，又选择利用了绿色木霉纤维素酶进行水解。最后再通过毕赤酵母的作用，最终得到的乙醇生产率在原来的基础之上大大提高，甚至高达86%，其浓度更是超过一般乙醇许多。

3.2 薯类制造乙醇 靳艳玲使用了新鲜的甘薯作为原材料制造乙醇，并且对影响乙醇发酵的一些因素做了相关探讨，比如维生素、无机盐、糖浓度等方面。通过探索最终得到了对于发酵培养基方面的最佳配方。她确认的最佳发酵促进剂是B，其浓度达到了每千克当中含有1.20g，使用这种促进剂就不再需要像传统方式一样添加其他东西，它的初糖浓度已经达到了每千克当中含有270g。在各方面的条件都保持在最好的状态之时，经过二十八小时的时间，每千克当中可以生产出132.86g的乙醇，发酵率高达91.44%。李继德选择将木薯作为原材料，通过实验他得出了以下结论：如果将风量控制到一定的程度，则粉尘的飞扬就会减少，相应的淀粉的损失也跟着减少；进行预煮之时温度最好控制在五十五度左右，进行蒸煮的温度则需要保持在一百三十五度左右。糊化时间要超过十八分钟；糖化的温度是58-60℃；使用酶的量是140-150U/g料，糖化时间需要40-50分钟；对于干酵母的培养可以选择使用两级方式，将大小酒母进行分别培养，其中芽生率保持在22%左右，细胞的数量是1.2亿/mL左右；发酵的顶温需要保持在36℃左右。经过了50个小时左右的时间，制造出来的乙醇质量上佳，已经达到了国际标准，原料的出酒率高达36.02%。

3.3 甘蔗渣 和玉米、木薯等淀粉质原料制造燃料乙醇不同，甘蔗渣的成本较低，综合利用的潜力也非常巨大。其中蓝艳华对于甘蔗渣的使用做了具体研究，研究当中主要针对甘蔗渣的特点以及组成方面的问题。并且也提出了甘蔗渣的预处理办法。通过研究她认为甘蔗渣作为原材料进行乙醇制造具有巨大的优势。俞智明也对类似甘蔗渣的粗纤维进行燃料乙醇制造的方式，并且对于制造的四大工艺进行了详细的分析。他认为使用甘蔗渣一类的粗纤维进行乙醇制造，不仅原料相当丰富，而且成品的用途十分广泛。他的研究也为之后制造非粮乙醇奠定了基础，尤其是针对使用低成本的原料进行制造这个方面。

4 秸秆制乙醇的关键技术的突破

首先在预处理技术之上，2002年美国Rogers教授进行了离子液体的研究，他提出当离子液体达到了100摄氏度左右之时，其就具有了溶解纤维素的能力，之后又出现了常温下溶解纤维素的研究成果。其次是在水解之上，以Arkenol公司为代表，选择使用了浓硫酸进行水解。此种水解工艺主要是通过利用两级浓硫酸对生物质原料进行水解，进行水解之后就会得到酸糖混合液，再将这种混合液通过离子排斥法最终分成净化糖液以及酸液。并且排斥得到酸液还能够继续进行回收利用。然后是发酵工艺，Brooks通过对酵母的筛选，最终选定Saccharomyce cerevisiae R-8酵母。此种酵母乙醇生产率已经高达40%，而且耐受性也达到了10%左右。但由于此种酵母对于温度较为敏感，所以在耐受力方面的研究还需要进一步加强。

5 结语

综上所述随着我国面临能源转型这一个大的契机，我国的非粮材料制备燃料乙醇的发展前景将会十分的广阔。但由于我国在这个方面的研究还并不是非常充分，还存在不少的问题，因此需要相关产业不断的发现问题解决问题，提高非粮材料制备燃料乙醇的技术，优化工艺，突破现有的弱点和缺陷。而国家方面也需要为其提供一些政策之上的便利，科研方面也需要帮助相关产业进行突破，保障我国的非粮材料制备燃料乙醇不断的进步和发展。

参考文献：

[1]杜敏娟，郑立柱，刘智峰.非粮材料制备燃料乙醇的研究进展[J].杭州化工，2011，02：8-11.

第3篇：生物燃料的优缺点范文

关键词：工业锅炉；燃烧效率；环境污染

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.025

目前，中国中小城市供暖主要以小型热水锅炉为主，这就带来了突出的环境问题。每年冬季大量工业锅炉运行供暖时，城市阴霾天气逐渐增多，空气中含有大量可吸入颗粒物，这些颗粒物中携带大量的病菌进入人体肺中，严重影响的居民的身体健康。

通过对多台小型工业锅炉测试对比，了解工业锅炉的优缺点，以便对节能减排提出建议。

1 目前工业锅炉面临问题

在本市选取七台不同型号及容量的工业锅炉测试，，发现这七台锅炉普遍存在锅炉燃烧效率较低，排烟温度较高，过量空气系数较大等问题，测试工况如表1。由表1中看以看出排烟温度较高或过量空气系数较大的锅炉，其锅炉燃烧效率较低，进而经济效益较差。

1.1 锅炉燃烧效率低

本次测试的七台锅炉燃烧效率整体较低，最低的为71.36%，最高的锅炉燃烧效率仅仅为85.43%，由于燃烧效率较低，增加了锅炉的固体未完全燃烧损失，大量的焦炭未完全燃烧随烟气进入除尘设备，危害如下：第一，燃料消耗量增大，增加燃料成本；第二由于烟气中携带的颗粒增加，加重了除尘器的工作负荷，除尘器用电及磨损等增加；第三，由于除尘器不能对烟气中的颗粒进行有效脱出，使得排放的烟气颗粒粒数增加，污染大气环境；第四，由于用电量增加，耗煤量加大，直接导致经济效益下降。

1.2 锅炉排烟温度较高

部分测试锅炉排烟温度过高，最高达到222.9℃，增加了锅炉排烟损失，当排烟温度每增加10℃，锅炉热损失增加大约0.5-0.8%，由此可见，锅炉排烟温度过高直接导致锅炉热效率降低。

1.3 锅炉过量空气系数较大

测试锅炉过量空气系数较大，一般工业锅炉过量空气系数在1.4稍大一点即可，本次测试锅炉过量空气系数最大达到3.01，由于风速较快，大量漂浮的焦炭颗粒在炉膛中未充分燃烧便进入烟道，加大了固体未完全燃烧损失，由于过量空气系数过大，增大了锅炉风机的耗电量，导致锅炉经济效益降低。

2 改进措施

针对本次测试锅炉燃烧效率较低、过量空气系数较高、排烟温度较高的问题提出改进建议：

2.1 过量空气系数适当降低

一般工业锅炉在1.4，由于每个锅炉炉内结构不尽相同，可根据实际运行工况自行调节过量空气系数，使焦炭在锅炉内有充分的燃尽时间。另外可以适当设置二次风，使得焦炭有充足的氧气完全燃烧，减小固体不完全损失。

2.2 适当降低锅炉排烟温度

排烟温度在锅炉热损失中占比例较大，因而必须将锅炉损失降至最低，一方面要达到露点以上以防止腐蚀，另一方面要求排烟温度不能太高。

2.3 提高锅炉燃烧效率

要求炉内配风均匀，以免形成死角造成煤炭燃烧不完全。由于本次测试锅炉全部为链条炉，故链条移动速度要控制在合理范围内，使得炉排上煤炭有充足的时间完全燃烧，而又不能时间太长以免造成炉排浪费。另外，尽量提高煤种品质，使用含挥发分较高的煤种，减少燃尽时间，减少固体未完全燃烧损失。

3 结束语

总之，锅炉热效率是衡量锅炉能量利用的经济性和技术水平的一项重要指标。工业锅炉已经可以向燃油燃气锅炉、水煤浆锅炉、生物质燃料锅炉等方向发展。国内仍需大力发展工I锅炉高效燃烧和烟气除尘、脱硫一体化等技术，想要锅炉达到最佳的运行方式，就需要找出影响锅炉热效率的关键因素，有针对性的整改，才能提高锅炉运行的经济性。

参考文献：

[1]贾承造.我国能源前景与能源科技前沿[J].高校地质学报，2011（02）.

第4篇：生物燃料的优缺点范文

1煤制气技术的发展

煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学品的过程。煤化工分为传统煤化工和现代煤化工，传统煤化工产品主要包括合成氨、甲醇、焦炭和电石等。目前，我国现代煤化工明确了把煤制油、煤制烯烃、煤制二甲醚、煤制天然气、煤制乙二醇作为现代煤化工的代表。

1.1煤炭气化

煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。煤炭气化工艺可按压力、气化剂、气化过程供热方式等分类，常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有固定床气化、流化床气化和气流床气化。虽然煤的气化是发展时间较长的一种技术，但仍然存在许多问题未解决，如煤品种的适应性、转化率、装置稳定运行等。

1.2煤制甲醇

煤制甲醇即以煤为原料生产甲醇。我国利用高硫、劣质煤生产甲醇的技术处于世界前列，且原料来源稳定可靠，已初步形成了4000万t/a的生产能力。化工产业的蓬勃发展拉动我国甲醇消费量快速增长。随着甲醇下游产品的开发和甲基叔丁基醚（MTBE）、农药、醋酸、聚甲醛等新装置的建设，以及甲醇燃料的推广和应用，甲醇的需求市场进一步扩张。国内煤炭企业为增强核心竞争力、调整产品结构、延长产业链，注重上下游一体化发展，有效带动了大型煤制甲醇装置的建设。

1.3煤制烯烃

煤制烯烃分为煤气化、合成气净化、甲醇合成及甲醇制烯烃四项技术。煤制烯烃即煤基甲醇制烯烃，是指以煤为原料合成甲醇后再通过甲醇制取乙烯、丙烯等烯烃的技术。甲醇制烯烃技术已日趋成熟，具备工业化条件，存在的主要问题不在工艺上，而在催化剂上。目前，催化剂的长周期运转的数据并没有出来，催化剂的单程转化率、收率、副产物的组成，催化剂、原材料和公用工程的消耗定额、催化剂衰减的特性曲线、废催化剂的毒性和处理、催化剂制备的污水组成和数量、整个装置单程和年连续运行的时间、废液废气的排放等多项重要数据目前没有公布。因此，大规模工业化尚需时日。

2天然气的消费量

天然气是埋在地下的古生物经过亿万年的高温和高压作用下形成的可燃气体。天然气的主要成份是甲烷，是最简单的烷烃，也是有机物中最简单的稳定化合物。是一种无色、无味、无毒、可燃气体、洁净环保的优质能源。微溶于水、乙醇、乙醚等有机溶剂。天然气按其形成可分为：油田气、煤层气、生物气和水合物气四种。油田气是石油烃类天然气，煤层气是成煤过程中有机质产生的甲烷气，生物气是有机质在70℃以下遭厌氧微生物分解产生的甲烷气，水合物气是在低温高压下，甲烷等气体分子渗入水分子晶隙中缔合的气体。表1详细的说明我国天然气生产量从1995年的179.5亿m3到2011年1130亿m3增长了6倍，天然气的生产量满足不了消费量。可见要用先进的工艺技术来满足工业以及生活需求天然气。天然气按用途分类，可分成燃料和化工两大类，其中燃料包括燃气发电、民用燃料、工业燃料、车用燃料等，从图1中可以看出随着我国天然气利用政策的出台，以及能源价格改革方案的推进，天然气利用结构正在由化工、发电为主逐渐转向城市燃气用气比例的提高。

3煤气化工艺技术

3.1煤气化炉介绍

煤气化被誉为煤化工产业的龙头技术，目前可作为大型工业化运行的煤气化技术，可分为固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术以及熔融床气化技术当实际没应用开发，各种煤气化炉的模式见图2。煤气化炉又称煤气发生炉（gasproducer）典型的工业化煤气化炉型有：UGI炉、鲁奇炉、温克勒炉（Winkler）、德士克炉（Texaco）和道化学煤气化炉（DowChemical）。固定床气化炉是最早开发出的气化炉，如图2（a）所示，炉子下部为炉排，用以支撑上面的煤层。通常，煤从气化炉的顶部加入，而气化剂（氧或空气和水蒸气）则从炉子的下部供入，因而气固间是逆向流动的。特点是炉内煤处理量小，大规模化困难。流化床气化炉如图2（b）所示，在分散板上给予粉煤，在分散板下送入气化剂（氧气和水蒸气），将粉煤在悬浮状下气化。缺点是流化床气化炉不能用灰分融点低的煤，副产焦油少，碳利用率低。

流床气化炉如图2（c）所示，将粉煤与气化剂（氧气和水蒸气）一起从喷嘴高速吹入炉内迅速气化。特点是不副产焦油，生成气中甲烷含量少。气流床气化是目前煤气化技术的主流，代表着今后煤气化技术的发展方向。气流床按照进料方式又可分为湿法进料（水煤浆）气流床和干法进料（煤粉）气流床。

3.2三种煤气化工艺的比较

我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化工艺———鲁奇气化炉、壳牌气化炉、德士古气化炉，三种煤气化工艺的对比如表2所示。

4鲁奇碎煤加压气化装置流程

由于各种煤气化工艺复杂多样，目前世界上还没有万能的气化炉，各种煤气化工艺技术都有其优缺点，具有一定的适应范围。因此，在煤气化工艺选型时，要结合实际情况，选择适合自己的煤气化技术。我公司中的煤制天然气工程用煤为为伊南煤田长焰煤，无粘结性，采用鲁奇公司的固定床加压气化技术，炉型选用MARK-Ⅳ，单台装置日处理煤量约750t。需要说明的是，鲁奇固定床气化技术是最早实现工业化生产的技术，国内已有多套生产装置。“鲁奇”在这里已紧紧是个代号，代表了加压固定床这一煤气化技术，该技术的工艺设计、设备制造、工程施工、工业生产等已全部可以国产化，同时也不存在与德国鲁奇公司或南非SASOL公司的知识产权问题。鲁奇碎煤加压气化装置由气化炉、加煤煤锁和排灰灰锁组成并与气化炉相联接。气化用煤经过破碎及筛分，装置运行时，合格的煤加入气化炉上部之煤斗。对煤锁进行充压，从常压充至气化炉的操作压力。在向气化炉加完煤之后，煤锁再卸压至常压，以便开始下一个加煤循环过程。

用来自煤气冷却装置的粗煤气和来自气化炉粗煤气使煤锁分两步充压；煤锁卸压的煤气收集于煤锁气气柜，并由煤锁气压缩机送往变换冷却工号。减压后，留在煤锁中的少部分煤气，用引射器抽出。经煤尘旋风分离器除去煤尘后排入大气。气化剂—蒸汽、氧气混合物，经安装在气化炉下部的旋转炉篦进入灰渣层，气化剂温度提高，灰渣温度降低。在燃烧区燃烧一部分煤，为吸热的气化反应提供所需的热。在气化炉的上段，刚加进来的煤向下移动，与向上流动的气流逆流接触。在此过程中，煤经过干燥、干馏和气化后，在与入炉氧进一步燃烧，最后只有灰残留下来，灰由气化炉中经旋转炉篦排入灰锁，再经灰斗排至水力排渣系统。气化所需蒸汽的一部分在气化炉的夹套内产生，从而减少了中压蒸汽的需求。为此向气化炉夹套中加入中压锅炉给水，气化炉中产生的蒸汽，经汽/液分离器送往气化剂系统，蒸汽/氧气在此按比例混合好喷射入气化炉。离开气化炉的粗煤气以CO、H2、CH4、H2O和CO2为主要组分。离开气化炉的煤气首先进入洗涤冷却器，在此，煤气用循环煤气水加以洗涤并使其饱和。洗涤冷却器的用途首先是将煤气温度降至200℃左右，其次是除去可能夹带的大部分颗粒物。饱和并冷却后的煤气进入废热锅炉，通过生产0.5MPa（g）低压蒸汽来回收一部分煤气中蒸汽的冷凝热。在废热锅炉下部收集到的冷凝液的一部分，用洗涤冷却器循环泵送出。多余的煤气水送往煤气水分离装置。离开气化工段的粗煤气在压力3910kPa（g）、温度185℃饱和状况下，通过粗煤气总管进入煤气变换、煤气冷却工段。煤锁气回收系统供所有气化炉系列所用。

5煤制天然气应用前景

我国目前是世界上天然气需求增长最快的国家之一，我国87%以上的天然气用于化工、城市燃气和发电等工业部门,其中化肥生产就占38.3%。居民用气在天然气消费总量中所占11%。随着我国经济建设持续稳定发展，对天然气的需求量将继续增加，城市燃气、工业用气和发电等消费需求都将快速增长。我国城镇的发展导致了天然气需求的增长。在经济高速增长的今天，随着广东珠江三角洲、上海长江三角洲地区、环渤海地区城市的发展已率先进入了工业化时代，也率先进入了城市天然气时代。中国大城市人口的聚集和小城市的增加以及经济的增长日益敦促人们重视环境保护。在这些城市及周边地区，煤炭的使用和机动车的迅速增加产生了污染问题，这个问题日趋明显而且正在影响着中国大部分的人口。

第5篇：生物燃料的优缺点范文

煤的气化是煤炭清洁高效利用的关键技术，是发展煤基大宗化学品和液体燃料合成、先进的整体煤气化联合循环发电系统、多联产系统、氢能、燃料电池等过程工业的基础，是这些行业发展的核心和龙头技术。煤的气化的过程实质是将煤中的碳、氢转化为清洁燃料气或合成气（CO+H2）的过程。

本书从全新的视角对工业煤的气化科学和技术进行了全面的论述，涉及煤的气化工艺过程的各项内容，既有工艺分析，又有理论研究。反映了煤的气化技术领域的最新进展，还包含了作者自己的相关研究成果，许多重要内容为同类专著中首次报道。

全书共有10章：1.引言。提出了全球范围内煤的气化原料的劣质化趋势；2.煤的气化的总论。简要介绍了煤气化技术的背景和行业地位、最新的应用、煤的气化的必要性、煤气化技术的沿革、历经三代的气化炉型、原料和产物、技术市场、对环境的影响和污染排放，以及煤的气化面临的挑战、潜在机会等；3.气化用煤的分析表征。为使读者意识到通过气化技术实现煤转化的复杂性，本章从实用观点从发，讨论了气化用原料煤样品的分析表征，并从这些信息来决定气化过程的适用性。必要的有关知识包括煤的标准分析（元素分析、工业分析和热值）以及更复杂的反应性和显微组分的分析，特别强调关注煤中的矿物质，因为这是所有气化过程的极限。最后对煤的物理和流体动力学性质做了总结；4.气化过程的基础。介绍了基本的煤的气化反应和化学、评价不同气化方法优劣的主要技术性能参数，并从多个技术层次探讨了不同气化工艺过程之间的差别：床型（移动床/流化床/气流床），温度范围（灰熔融/渣粘度），压力等级，进料方法（干粉/水煤浆），器壁类型（膜/耐火衬里/水夹套），合成气冷却（水/气/化学激冷/热回收），氧化剂（氧气/空气），排渣方式（灰渣/飞灰/团聚），催化剂添加与否；5.煤气化模拟。在介绍了气化系统衡算概念的基础上，列举气化模拟的热力学模型、动力学模型、计算流体动力学（CFD）模型方法，比较了各种方法的优缺点、主要应用领域和相关的实验研究。为便于读者理解这里仅涉及基本方程和科学背景；6.煤的气化技术。煤的气化技术是本书的中心内容，包括一些此前未公开报道的最新和最全面的煤的气化过程资讯。按气化炉型的不同，分别详述了壳牌、Uhde （即高温温克勒炉HTW， Prenflow）、GE、西门子、CB&I （即E-Gas）炉， Lurgi （即固定床固态排渣（FBDB）炉， 和Envirotherm/Zemag （即BGL）炉的历史沿革、详细工艺描述，改进强化措施和现在的工业实施项目。针对典型技术，基于统一边界条件，给出了通用计算模型和模拟结果，并与实际运行数据进行对照分析，着重对比高灰煤和常规煤原料对气化性能的影响。作者还特别介绍了有关中国开发的气化新炉型和新工艺；7.煤的气化过程热力学评价。本章主要论述本书作者研究出的创新方法：三元气化图。作者给出了该方法详细的实施步骤和应用方法，指导读者得出优化的用户气化图和关联式，以常规的匹茨堡8号煤和南非高灰煤为例进行了具体对比计算分析，其结果可用于解析灰份的影响规律和气化技术潜力的分析。此方法还可扩展用于二氧化碳气化和生物质气化；8.煤的气化过程的有效能分析。为了考虑气体冷却方法对整个过程的影响，对常规煤和高灰煤的气化过程进行了有效能分析和对比；9.内循环气化炉的概念研究。鉴于现在市场上还没有适应高灰煤的气化技术，作者针对高灰煤气化提出了创新性的新气化炉型：内循环气化炉。本章内容全面阐述内循环气化炉相关的气化过程基本原理、详细的工艺条件、反应室的布置、气化剂的注入、气体的冷却、除灰、过程控制；10.气化发展趋势。这是对全书的简要总结并展望了气化技术的发展趋势。

本书的读者对象包括能源、煤炭、化学工程相关专业从事煤转化和煤化工科研、设计生产的工程技术人员和高等院校相关专业的教师、高年级本科生和研究生。

第6篇：生物燃料的优缺点范文

[论文摘要]焦化废水是一种典型的难降解有机废水。介绍了预处理技术，二级处理技术的物化法、生物法、化学法和循环利用法的应用和研究进展及优缺点。

焦炭是高耗水产业，每年全国焦化废水的排放量约为2.85亿t。焦化废水是煤在高温干馏过程中以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水，水质随原煤组成和炼焦工艺而变化，是一种典型的难降解有机废水。其成分复杂，毒性大，它的超标排放对人类、水产、农作物都可构成很大的危害。总之，焦化废水污染，是工业废水排放中一个突出的环境问题，也是摆在人们面前的一个急需解决的课题。

目前焦化废水一般按常规方法先进行预处理，然后再进行生物脱酚二次处理。但往往经上述处理后，外排废水中COD、氰化物及氨氮等指标仍然很难达标。针对这种状况，近年来国内外出现了许多比较有效的焦化废水治理技术。这些方法大致分为物化法、生物法、化学法和循环利用等4类。

一、焦化废水的预处理技术

焦化废水中部分有机物不易生物降解，需要采用适当的预处理技术。

常用的预处理方法是厌氧酸化法。这是一种介于厌氧和好氧之间的工艺，其作用机理是通过厌氧微生物水解和酸化作用使难降解有机物的化学结构发生变化，生成易降解物质。焦化废水经厌氧酸化预处理后，可以提高难降解有机物的好氧生物降解性能，为后续的好氧生物处理创造良好条件。

二、焦化废水的二级处理技术

（一）物理化学法

（1）吸附法

吸附法处理废水，就是利用多孔性吸附剂吸附废水中的一种或几种溶质，使废水得到净化。常用吸附剂有活性炭、磺化煤、矿渣、硅藻土等。这种方法处理成本高，吸附剂再生困难,不利于处理高浓度的废水。

（2）利用烟道气处理焦化废水

由冶金工业部建筑研究总院和北京国纬达环保公司合作研制开发的“烟道气处理焦化剩余氨水或全部焦化废水的方法”已获得国家专利。该技术将焦化剩余氨水去除焦油和SS后，输入烟道废气中进行充分的物理化学反应，烟道气的热量使剩余氨水中的水分全部汽化，氨气与烟道气中的SO2反应生成硫铵。

该方法投资省，占地少，以废治废，运行费用低，处理效果好，环境效益十分显著，是一项十分值得推广的方法。但是此法要求焦化的氨量必须与烟道气所需氨量保持平衡，这就在一定程度上限制了方法的应用范围。

（二）生物处理法

生物处理法是利用微生物氧化分解废水中有机物的方法。目前，活性污泥法是一种应用最广泛的焦化废水好氧生物处理技术。这种方法是让生物絮凝体及活性污泥与废水中的有机物充分接触；溶解性的有机物被细胞所吸收和吸附，并最终氧化为最终产物（主要是CO2）。非溶解性有机物先被转化为溶解性有机物，然后被代谢和利用。

生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低等优点，但是生物降解法的稀释水用量大，处理设施规模大，停留时间长，投资费用较高，对废水的水质条件要求严格，这也就对操作管理提出了较高要求。

（三）化学处理法

（1）焚烧法

焚烧法治理废水始于20世纪50年代。该法是将废水呈雾状喷入高温燃烧炉中，使水雾完全汽化，让废水中的有机物在炉内氧化，分解成为完全燃烧产物CO2和H2O及少许无机物灰分。

焚烧处理工艺对于处理焦化厂高浓度废水是一种切实可行的处理方法。然而，尽管焚烧法处理效率高，不造成二次污染，但是处理费用昂贵使得多数企业望而却步，在我国应用较少。

（2）催化湿式氧化技术

催化湿式氧化技术是在高温、高压条件下，在催化剂作用下，用空气中的氧将溶于水或在水中悬浮的有机物氧化，最终转化为无害物质N2和CO2排放。湿式催化氧化法具有适用范围广、氧化速度快、处理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等优点。但是，由于其催化剂价格昂贵，处理成本高，且在高温高压条件下运行，对工艺设备要求严格，投资费用高，国内很少将该法用于废水处理。

（3）化学混凝和絮凝

化学混凝和絮凝是用来处理废水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒，以降低废水的浊度和色度，但对可溶性有机物无效，常用于焦化废水的深度处理。该法处理费用低，既可以间歇使用也可以连续使用。

（4）臭氧氧化法

臭氧的强氧化性可将废水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解为氧，不会造成二次污染，操作管理简单方便。但是，这种方法也存在投资高、电耗大、处理成本高的缺点。同时若操作不当，臭氧会对周围生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法还主要应用于废水的深度处理。在美国已开始应用臭氧氧化法处理焦化废水。

（5）光催化氧化法

目前，这种方法还仅停留在理论研究阶段。这种水处理方法能有效地去除废水中的污染物且能耗低，有着很大的发展潜力。但是有时也会产生一些有害的光化学产物，造成二次污染。由于光催化降解是基于体系对光能的吸收，因此，要求体系具有良好的透光性。所以，该方法适用于低浊度、透光性好的体系，可用于焦化废水的深度处理。

（6）电化学氧化技术

电化学水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面产生的强氧化性活性物质使污染物发生氧化还原转变。目前的研究表明，电化学氧化法氧化能力强、工艺简单、不产生二次污染，是一种前景比较广阔的废水处理技术。

（四）废水循环使用

高浓度的焦化废水经过脱酚，净化除去固体沉淀和轻质焦油后，送往熄焦池以供熄焦，实现酚水的闭路循环。从而减少了排污，降低了运行等费用。但是此时的污染物转移问题也值得考虑和进一步研究。

三、结语

总之，我们应根据焦化废水的特点，深入研究先进的处理技术，寻求既高效又经济的处理方法，降低运行费用，提高达标率，改善环境质量，减轻焦化废水对各地水体的污染，实现水资源的循环利用。这既是当前经济建设需要解决的现实问题，也是未来技术攻关所需要面对的的重点。

参考文献：

第7篇：生物燃料的优缺点范文

关键词：初中物理;探究教学;教师;学生

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2014）11-0094

在《物理课程标准》中，我们大家都知道科学探究教学是一种很重要的教学方法，但又不是只有这一种。作为教师在教学中该带领学生怎样更好地完成探究内容，是摆在我们面前的一道难题，需要我们认真思考，找出一条道路。下面，笔者就探究过程的设计来谈谈自己的观点。

一、提出问题

提出问题就是我们看到或要讲解某一课题时所想到的相关问题。学生在提出问题时和教师所想的不一定相吻合，他们的问题可能千奇百怪、五花八门，可能和教师所想的完全不相干。所以，教师在学生提出问题时加以引导，使学生明白教师想要讲什么，尽可能不要让学生瞎提问。比如在讲解“燃料的热值”时，学生一定知道燃料是用来干什么的，但可能只想到燃料有汽油、柴油。他们想的不完整，教师要让学生知道燃料还有很多，比如，煤炭、酒精、木柴、煤气等。学生只有知道相对多了才能更好的提出问题。学生想到为什么有的汽车用汽油，有的用柴油，还有的用天然气？在生活中为什么大家都用天然气来煮饭？相同的天然气和煤气燃烧时，产生的热量相同吗？这样就达到了目的。

二、猜想与假设

猜想与假设是下一个步骤的关键。学生只有把问题的答案猜对了才能形成思维定势，朝着问题的答案的方向去思考。胡乱的猜想与假设只会把问题搞的越来越复杂。所以，猜想与假设教师一定要引导学生朝着正确的方向去猜，这样才能达到事半功倍的效果。比如，教师在讲解“物质的比热容”这一节时，学生猜想“为什么海水和沙子的温度变化的快慢不一样呢？”学生可能猜测很多，可能有质量、位置、状态等等。教师要加以引导学生猜测，可能与物质的种类有关。教师可以引导学生，海水和沙子不同的有很多，但是它们最大的不同是什么呢？学生会联想到是种类，这样就达到了目的。再如，讲解“探究动能大小与那些因素有关”时，教师先让学生理解动能的定义，是物理由于运动而具有的能叫做动能。教师引导学生物体本身那点不一样，运动和什么有关。学生很容易猜测与质量和速度有关，然后再让学生带着猜想做实验。这样学生很容易做好实验并得出结论。

三、设计实验与制定计划

设计实验与制定计划是进行实验的先决条件。只有将实验计划设计制定好才能更好的进行试验。实验的计划尽可能的让学生小组讨论，然后形成方案自己制定。教师在学生讨论制定计划的过程中，要参与到学生之中，给学生点拨指导，使学生避免走弯路。各组制定好计划以后教师要对各组的实验计划进行简单地评讲，最后形成统一的试验方案，使学生认识到自己方案的不足和需要改进的地方。教师可以提出学生不注意的问题，比如，在“观察水的沸腾现象”中，教师可以提出下列问题：烧杯底部为什么要放石棉网？为什么要向烧杯中加温水？烧杯上方为什么要加一个纸盖？酒精灯该如何使用？温度计的玻璃泡要放到什么位置？数据如何记录等一些问题。

四、进行试验与收集证据

当实验方案确定好之后，教师应该大胆放手让学生在小组中进行实验操作、收集证据。在此过程中教师在巡视的过程中对个别出现错误的小组进行指导，要保证每个学生都能参与到小组活动之中，避免让有些学生无事可做。如“探究冰的熔化特点”的实验过程中，教师要注意酒精灯的位置高度放的是否正确，试管中冰的多少是否适中，温度计的用法有无错误，试管距烧杯底部的距离是否适中，温度计读数方法的问题，视线要与温度计内液柱的凹面相平，不能俯视、仰视。另外，在试验中也要注意是否存在不安全的隐患等问题。如“观察水沸腾”的实验中，酒精灯的点燃和熄灭方法，学生操作是否正确，酒精洒出点燃怎么办等。

五、分析与论证

试验做完之后并不能说明整个探究实验都结束了，我们要对收集到的数据进行分析，做后得出结论。当然，分析的方法有很多种，可以用文字来描述，可以用图表的方法。比如，在“观察水的沸腾现象”中，课本中给出了一个表格和一个坐标系，让学生将实验数据记录在表格中，并根据实验数据在坐标系中标出各个时刻的温度，然后用平滑的曲线将它们连接起来，就得到了水的沸腾图像。通过实验数据和坐标系可以看出，当水的温度达到沸点后，继续给水加热，水的温度保持不变。说明水沸腾后继续吸收热量，但温度保持不变。再如，探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系的实验过程中，通过对表格数据的分析可以得出结论。

六、评估

评估在探究过程中不一定必须具有。但是评估过程可以使学生有时间来回顾一下自己的实验探究，反思实验过程的优缺点。如“探究液体压强因素”时采用框架上蒙橡皮膜的装置，橡皮膜的凹陷程度是否能正确反映液体内部压强大小的关系？某同学观察海波在熔化的过程中，发现温度仍在持续升高，原因是什么？在全班同时探究水沸腾的特征，各小组测的水的沸点却有差异，原因何在？在探究过程中，应该保持不变的物理量是否真正做到了保持不变？通过这些问题，有利于学生养成严谨的科学态度。

七、交流与合作

交流探究过程和结果是探究教学中的最后一个环节，它在探究过程中是必不可少的。交流与合作使小组内的同学之间关系更为紧密，组与组之间能形成良好的竞争关系。比如，在讲解“影响蒸发快慢因素”时，教师可以提出看看那一小组能够举出更多例子来说明蒸发快慢和三个因素有关。这一句话能调动学生的积极性，使他们更团结，达到共同进步的目的。

第8篇：生物燃料的优缺点范文

【关键词】燃料电池；质子交换膜；质子交换膜燃料电池

0.前言

燃料电池可直接将化学能转化为电能，能量转换效率高达60%～80%，实际使用效率是普通内燃机的2～3倍。同时，还具有燃料多样化、噪音低、可靠性强、维修性好等优点。因此开发燃料电池这种洁净能源技术是实现高效、合理使用资源和保护环境的一个重要途径，燃料电池技术是21世纪最具竞争力的能源新技术之一。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种低温燃料电池，除了具有一般燃料电池的能量转化率高、环境友好等特点外，还具有可在室温下快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率与比能量高等特点。

1.质子交换膜

质子交换膜是质子交换膜燃料电池的关键部分，它能起到分隔燃料和氧化剂、传导质子和绝缘电子的作用，其性能和寿命直接决定电池的性能和寿命。

质子交换膜的分类：

1.1含氟主链聚合物膜

C-F键的键能是485kJ/mol，高于C-H键的键能（350～435kJ/mol）和C-C键的键能（350～410kJ/mol），同时氟原子的半径较大（0.64×10-10m），氟在C-C键附近形成一道保护屏障，因此含C-F键的聚合物具有较高的热稳定性和化学稳定性。这类聚合物膜主要有全氟磺酸膜和部分含氟聚合物膜两类。

（1）全氟磺酸膜。

目前PEMFC中应用的质子交换膜几乎全为全氟磺酸膜，广泛应用的是美国Dupont公司生产的Nafion系列膜。在全氟磺酸膜中，磺酸根是固定离子，它与质子结合形成的磺酸基团既可提供反离子，又能吸引水分子。氟原子具有强的电负性，使磺酸基具有强酸性，其强度与硫酸相当，因此膜中的磺酸基团处于完全解离状态，具有较好的质子导电性。全氟磺酸膜的电导率强烈地依赖于含水量，全氟磺酸膜在含水量较低或温度较高（>100℃）又无水补充的情况下，电导率会明显下降[1]，很多研究者通过掺杂氧化硅等无机物来提高全氟磺酸膜在高温下的性能[2]。全氟磺酸化合物制备困难，成本较高，全氟磺酸质子交换膜的价格成为制约质子交换膜燃料电池商业化的一个重要因素。因此，开发性能优良的全氟磺酸膜的替代产品非常重要。

（2）部分含氟聚合物膜。

部分含氟聚合物膜的制备可采用全氟或偏氟材料为基膜，通过电子或等离子辐射，产生活性点后与带有质子交换基团（如-SO3H）的单体发生共聚反应，将其接枝到基膜上；或先接枝上不带有功能团的单体侧链，再通过磺化等反应在侧链上引入离子交换基团[3]。聚合物基膜一般采用偏氟乙烯（PVDF）、交联聚四氟乙烯（PTFE）以及乙烯-四氟乙烯的共聚物（ET-FE）等，从而保证膜在电池中具有足够的热稳定性、化学稳定性和机械强度。侧链多为含有苯环结构的化合物单体，如苯乙烯，以便于磺化。用ETFE的磺化接枝膜组装的直接甲醇燃料电池在90～130℃下的性能与Nafion膜相当。但是，电池阴极产生的HO、HO2等自由基易于进攻辐射接枝膜支链上的苄基，导致聚苯乙烯磺酸支链脱落使膜降解，尤其在高温下降解更容易发生。

1.2元素有机聚合物膜

元素有机聚合物是指高分子主链没有碳原子，完全由Si、O、S、N和P等组成。该类聚合物中用于制备质子交换膜的主要有硅氧聚合物膜和聚膦腈膜。

（1）硅氧聚合物膜。

Si-O键的键能为445kJ/mol，因此含有该键的聚合物具有较高的稳定性。通常无机Si-O网状结构（即陶瓷）在高温下形成。在常温下，该结构的聚合物可通过溶胶-凝胶过程在有机溶剂或水溶液中生成。有机基团可以通过化学键连接到氧化硅上，这样得到的产物叫作有机改性硅酸盐（ORMOSIL）或有机改性陶瓷（OR-MOCER）。将芳基磺酸或烷基磺酸阴离子[4]接枝到与硅原子连接的甲基上，得到一系列可用于燃料电池的质子导电聚合物膜。聚苯磺酸硅烷膜在室温下的电导率为10-2S/cm，具有无定型网络结构，200℃以内可稳定存在，是一种化学稳定性良好的透明膜材料。该类材料还可用于全氟磺酸膜的改性，或者制备无机复合膜。但至今还没有聚硅氧烷用于燃料电池测试的报道。

（2）聚膦腈膜。

聚膦腈是一类具有特殊性能的无机高分子功能材料，磺化和磷酸化聚膦腈主链是由交替的P、N原子以及交替的单双键组成的-（P=N）-长链，共轭双键使主链具有较高的化学稳定性，但双键的存在并不影响键的旋转，因此主链又具有较高的扭转柔顺性。聚膦腈主链的P上可以连接2个相同或不同的侧链，合成多种具有不同功能的新材料。这类材料具有较好的机械和热稳定性，且甲醇透过率大大低于Nafion膜。

1.3芳香族碳氢主链聚合物膜

碳氢主链的化合物作为制膜材料主要有以下优点：有多种材料已经商业化，价格便宜；其中包含的极性基团在很宽的温度范围内具有较好的持水性；可以从分子设计的角度减少其使用过程中的降解；与含氟的材料相比，更容易回收利用，环境友好。

（1）苯环的碳氢主链聚合物。

含有苯环的碳氢主链聚合物具有较好的氧化稳定性，主要是由于苯环上的C-H键的键能为435kJ/mol，高于脂肪链上的C-H键的键能350kJ/mol。磺化聚苯乙烯膜的致命缺陷是主链中三取代的C-H键不能耐受氧气和电池反应产生的自由基的强氧化性，材料的使用寿命较短。完全由苯环组成的聚合物聚苯（PP）具有很好的氧化稳定性，但其软化点为500℃，通常状态下该聚合物非常坚硬，不易加工。商业化含苯环聚合物含有为聚合物提供一定柔性的X原子或基团。

（2）磺化改性的碳氢主链聚合物膜。

为了使聚合物具有一定的导电性，必须对它进行改性，最常见的方法是磺化。磺化反应为亲电反应，反应容易在电子云密度较大的位置上发生。直接与有供电子作用的官能团连接的苯环具有较大的电子云密度，更易于磺化。目前研究的磺化碳氢主链聚合物膜主要有磺化聚砜（SPSF）膜、磺化聚醚醚酮（SPEEK）膜或磺化聚醚醚酮酮（SPEEKK）膜、磺化聚苯并咪唑（SPBI）膜、磺化聚酰胺（SPI）膜、磺化聚（4-苯氧苯甲酰基-1，4-亚苯）（SPPBP）膜以及磺化杂萘联苯聚醚酮（SPPEK）膜和磺化杂萘联苯聚醚砜（SPPES）膜等[5]。

（3）无机酸掺杂碱性聚合物膜。

有些聚合物中含有如醚、醇、氨基、酰胺、亚酰胺等具有碱性的基团，可与磷酸、硫酸等强酸作用。由于磷酸和硫酸具有自质子化和自脱水的独特性能，即使在无水条件下它们仍具有一定的质子传导性。在碱性聚合物中，聚合物和酸通过氢键或质子化相互作用，酸的解离度比无水时增大，对质子的传导能力增强。

目前研究的用于制备无机酸掺杂膜的碱性聚合物主要有PEO、PVA、PAAM和PEI等，近年来对硫酸与壳聚糖复合膜的研究也有报道[6]。磷酸掺杂PBI膜的研究受到人们的广泛重视。该膜的电导率随酸的掺杂量、温度及相对湿度的改变而变化。

（4）酸碱聚合物共混膜。

酸性聚合物和碱性聚合物可以通过交联形成柔韧的离子网络，在保证膜的较高电导率的前提下可提高膜的稳定性，若用于直接甲醇燃料电池时，膜的阻醇性能也得到提高。磺酸基团与碱性聚合物以氢键P-SO3…H…N-P′的形式结合。研究所选用的酸性聚（下转第137页）（上接第22页）合物有SPSF、SPES或SPEEK，碱性聚合物有商业化的PBI、PEI、聚4-乙烯基吡啶（P4VP）以及通过NH2-或N（CH3）2-改性PSF得到的胺化聚砜（PSF（NH2））。Kerres等[7]制得了SPEEK/PBI膜、SPEEK/P4VP膜、SPEEK/PSF（NH2）2膜、SPSF/PBI膜和SPSF/P4VP膜。研究表明，相同条件下，SPSU/PBI和SPEEK/PBI共混膜的甲醇透过系数分别是Nafion117膜的13%和7%。同时，这类膜具有很好的热稳定性和较高的质子电导率。将这类膜用于氢氧PEMFC性能测试时，70℃下与Nafion112膜的电池性能相当；用于直接甲醇燃料电池时，70～110℃下与Nafion105膜的电池性能相当。

2.结语

目前，质子交换膜燃料电池（PEMFC）领域的研究广泛采用Dupont公司的Nafion膜或其它全氟磺酸聚合物膜。但是，现有的全氟磺酸膜在温度超过100℃时，由于膜内水的过分蒸发，造成其质子传导速率急剧下降，质子传导性能极差。另外全氟磺酸膜还存在环境污染严重、膜成本高及制备工艺复杂等问题，不是最理想的质子交换膜材料。未来质子交换膜的发展会朝着“低成本、高温高导电率、吸水保水性”方向进行开发和改性。

【参考文献】

[1]Yoshit sugu S，Per E，Daniel S.Proton conductivity of Nafion117 as measured by a four-electrode AC impedance method.J Elect rochem Soc，1996，143（4）：1254.

[2]Adjemian K，Lee S，Srinivasan S，et al.Silicon oxide Nafioncomposite membranes for proton-exchange membrane fuel cell operation at 80～140 degrees.J Elect rochem Soc，2002，149（3）：A256.

[3]Kim D S，Robert son G P，Guiver M D，et al.Synthesis ofhighly fluorinated poly（arylene ether）s copolymersfor proton exchange membrane materials.J Membr Sci，2006，281：111.

[4]Depre L，Kappel J R，Popall M.Inorganic-organic protonconductors based on alkylsulfone functionalities and their patterning by photoinduced methods.Elect rochim Acta，1998，43（10211）：1301.

[5]杨萌等.化学与生物改性合成质子交换膜.化学进展，2009，1，21（1）：244.

第9篇：生物燃料的优缺点范文

关键词：生态足迹；模型；可持续发展；缺点

中图分类号：F062.2　文献标志码：A　文章编号:1673-291X(2009)06-0110-02

一、生态足迹及模型简介

可持续发展生态评估的实质，就是筛选、界定和度量人类生态影响和地球生命系统吸纳这些影响的能力[1～2]，生态足迹分析就是对这一概念框架的有益尝试,虽然提出来时间并不长，但是在近年内迅速得到了广泛的应用。

生态足迹这一概念是由Wackernagel于1996年提出的[4]，它通过测定人类为了维持自身生存而利用自然的量来评估人类对生态系统的影响。所谓生态足迹，是支持一定地区的人口所需的生产性土地和水域的面积，以及吸纳这些人口所产生的废气物所需要的土地之总和。生态足迹的计算基于如下基本假定[4～5]：（1）人类能够估计自身消费的大多数资源、能源及其所产生的废气物数量；（2）这些资源和废气物流能折算成生产或消纳它们的生态生产性面积；（3）将不同类型的生态生产性面积按照其生产力折算之后，可以用同一单位表示，即每英亩耕地、草地、森林和渔场可以折算成世界平均生产力下的等值面积；（4）各种土地的作用类型是单一的，每标准英亩代表等量的生产力，并能够相加，加和的结果表示人类的需求；（5）人类需求的总面积可以与环境提供的生态服务量相比较，比较的结果也用标准生产力下的面积表示。由此，得出生态足迹的计算公式[4～5]：

EF=N*ef=n*rj*∑（aaj）=N*rj*∑（ci/pi）

式中，EF为总的生态足迹；ef为人均生态足迹；N为人口数；i为消费品和投入的类型；Pi为i种消费品的平均生产能力；ci为i种消费品的人均消费量；aai为人均i种交易商品折算的生物生产地域面积；ri为均衡因子，因为单位面积耕地、化石燃料土地、牧草地、林地等的生物生产能力差异很大，为了使计算结果转化为一个可比较的标准，有必要在各类生物生产面积前乘上一个均衡因子，以转化为统一的、可比较的生物生产地域面积，j为生物生产性土地类型。

生态足迹理论中涉及的另一概念是生态承载力。它的计算公式为[4～5]：

EC=N*aj*rj*yj（1%～12%）

式中，EC为区域总人口的生态承载力（hm2・人-1），aj为人均生物生产面积，rj为均衡因子，yj为产量因子，N为人口数。12%的土地面积是用于生物多样性保护的，所以予以扣除。

二、生态足迹分析方法的优点

生态足迹作为现今世界运用最广泛的分析可持续发展的方法，有其他方法所不具有的优点：（1）生态足迹是基于土地面积的量化指标，直观明了，形象地反映了人类对地球的影响，且资料相对容易获取、计算方法的可操作性和可重复性强，并可进行横向和纵向对比[5～7]，可以较好地揭示自然资本和经济发展之间的互补关系；（2）生态足迹方法提出了生物生产性土地的概念，对各种人类消费和自然资源进行了标准化的处理，生物生产性土地的概念有效地表达了支持人类生活所必需自然资源和土地面积的有限性[3]；（3）生态足迹方法通过引入平衡因子和产出因子进一步实现了各国各地区各类生物生产性土地的可加性和可比性。它通过测量人类对自然生态服务的需求与自然所能提供的生态服务之间的差距，提供了一个核算个人、企业、地区、国家和全球自然资本利用的简明框架，可以使政策制定者和公众知晓人类对生态系统的利用状况和自然资本的承载量，衡量人类发展对可持续标准的偏离程度[6～7]；生态足迹突出了人类消费的增加及其后果、可持续发展所依赖的关键资源、可获得资源的分布状况、贸易对可持续发展的影响以及环境压力下区域资源的重新分配等与可持续发展有关的主题[4]。这使得将生态足迹计算过程制作成一个软件包成为可能,从而可以推动该指标及方法的普及[6～7]。

三、生态足迹分析方法的缺点及改进方案

（一）全球平均生产力的相对性，导致评估结果的非绝对性

针对全球平均生产力的不足，为了更真实地反映同一国家不同省、市生态负荷及生态容量现状，一些专家提出采用以“国家公顷（nha）”代替“全球公顷（gha）”的计量单位的计算方法。其计算公式为[9]：

Ak=∑aki=∑cki/yki（k=1，2，3……，6）

式中：cki表示占用第k类土地在第i类消费项的消费量，yki表示第k类土地在第i类消费项国家平均生产力（t*hm2*a-1）。

采用gha方法计算的生态足迹结果出现较高生态足迹赤字，采用nha方法计算的生态足迹结果出现较小生态足迹赤字，两者的差异性说明了按照“国家公顷”等量化的土地具有更高的生态生产力。同gha相比，一个nha生态足迹单位的土地可以为人类提供更多的消费。nha计算模型可以较为准确地把握不同国家的国情和各地区差异性，各项土地生态性面积的选取、均衡因子和产量系数的计算所用到的统计资料和口径也可以保持真实性、一致性和完整性，通过nha法计算的区域生态足迹可以更好地反映出国家内各区域生态环境压力和可持续性现状[9]。

不过，nha方法也存在一些需完善之处：（1）能源足迹数据选取得是世界平均能源足迹而不是地区能源足迹，这会给计算造成一定误差；（2）生态供给面积选取标准问题，由于对生态性土地的概念的内涵与外延难以统一，各种资料收集得到数据是否需要标准化是一个疑问；（3）由于市场流动性较大带来了统计资料不足的问题，这很容易造成误差。

（二）土地“空间互斥性”假设很难实现

此假设的前提条件是一种土地利用类型可以按照当量因子转换成另一种土地利用类型，它对各类土地功能单一化的处理使土地的功能多样性和一定程度的功能替代被忽略，导致不同地区之间生态足迹的横向对比结果产生偏差。比如，在计算林地生态足迹供给时，只有基于其木材产出功能，但实质上，林地还具有涵养水源、调节气候、维持大气水分循环、防止土壤流失等诸多生态功能，其吸收CO2的能力更不容忽视，这些能力被忽略过后，导致林地的生态供给面积计算结果大幅减小[6～7]。

针对这一缺陷，有人提出这样一种方法：舍去当量因子不用，只计算生态足迹模型中六类生物生产性土地面积，分别将这六类生物生产性土地面积与该区的实有生物生产性土地面积进行对比分析，则可以保留不同地区不同生物类型生产性土地的生产潜力及其不同结构比例，从而达到更加全面和准确地评价生态资源和环境容量的目的[10]。

（三）生态足迹分析法是静态的

生态足迹分析法是一种基于静态指标的分析方法，它假定人口、技术、物质消费水平都是不变的[10]，但实际上这些都是随时在变化的，所以它只能反映某一时刻的可持续性程度，不能预测未来的可持续趋势，也不能提供改进目前不可持续状况的方法。所以，我们必须将它变成动态分析法，目前主要有两种方法：

1.动态生态足迹

计算动态生态足迹使用了动态的均衡因子和产量因子[10]，其计算公式为：

EFij=（DEij+IMij-EXij）/Yglobij（i=1，2……n;j=1，2……n)

式中，EFij为第i种资源j年的生态足迹；DEij为第i种资源j年的生产量；IMij为第i种资源j年的进口量；EXij为第i种资源j年的出口量；Yglobij为第i种资源j年的世界平均生产能力。由此，总生态足迹为[10]：

EF=∑（EFij*EQjk）（k=1，2……p）

式中EQjk为第k类土地j年的均衡因子。

这个方法增加了计算结果的纵向可比性，解决了静态分析这一问题，结果更接近实际，更适合测度可持续发展。

2.运用长时间序列计算生态足迹

此方法的具体步骤是[11]：

（1）把某一长时间段分为几个时间段，在每一时间段里增长或减少的比例都基本相同，然后用这些比例推算出整个长时间段粗略的生态足迹；（2）对这一时间段粗略的生态足迹与实际的生态足迹做相关的误差分析，建立动态模型：Y=a+b*X，a，b是可以确定的系数，Y为实际数据的拟和值，X为推算的数据，若此模型的拟合度不错，模型拟合的数据可以代替实际值；（3）应用上述模型推算出精确的生态足迹。

（四）生态足迹法不能完整测量人类可持续发展水平

可持续发展包括经济、社会和环境三个方面，而生态足迹强调的是人类发展对环境系统的影响及其可持续性，却没有涉及经济、社会、技术方面的可持续性，不考虑人类对现有消费模式和生活方式的满意程度[6～8]。

对于这种生态偏向性，有的专家建议将生态足迹指标与传统经济指标相结合来综合反映更完整意义上的可持续程度。比如：我们结合考虑万元GDP生态足迹、技术水平指标、企业其他环境会计指标和生态经济效益指标等。

四、结论与展望

生态足迹分析法自1996年提出以来虽然已经得到了广泛的应用，但它仍处于发展阶段，有很多缺点和不足需要加以改进，以上的四点只是需要完善的其中一部分。

针对以上的不足，再结合目前国内外学者研究的热点[4～8]，以下几方面应成为生态足迹研究的方向：（1）对各种能源足迹计算方法精确性的比较和对方法的进一步改进；（2）对计算区域的生产潜力的研究；（3）自然对废弃物、CO2吸收的生态足迹计算；（5）生态足迹分析法中时间序列的应用及其完善；（6）各种与生态足迹有关的指数的提出及研究，如生态占用指数等；（7）区域公顷计量单位的运用；（8）提取和分析生态足迹账户中所包含的大量信息。

参考文献：

[1] DAILY G C,EHRLICH P R.Population, sustainability, and earth’s carrying capacity: A framework for estimating population sizes and lifestyles that could be sustained without undermining future generations[J].Bioscience,1992,42(10)：761-771.

[2] 张志强，孙成权，程国栋，等.可持续发展研究：进展与趋向[J].地球科学进展，1999，（6）：589-595.

[3] 刘淼，胡远满，李月辉，常禹，张薇.生态足迹方法及研究进展[J].生态学杂志，2006，（3）：334-339.

[4] WACKEMAGEL M,WILLIAM E REES.Our ecological footprint: Reducing human impact on the earth[M].Gabrola Island:New Society Publishers,1996.

[5] HABERL H,ERB KH,KRAUSMANN F. How to calculate and interpret ecological footprints for long periods of time: The case of Austria 1926-1995[J].Ecol.Econ，2001，38（1）：25-45.

[6] 杨开忠，杨咏，陈洁.生态足迹分析理论与方法[J].地球科学进展，2000，（6）.

[7] 李明月，江华.生态足迹分析模型的假设条件缺陷及应用偏差[J].农业现代化研究，2005，（1）：6-9.

[8] 彭建，吴健生，蒋依依,叶敏婷.生态足迹分析应用于区域可持续发展生态评估的缺陷[J].生态学报，2006，（8）：2716-2722.

[9] 顾晓薇，王青，刘建兴,李广军.基于“国家公顷”计算城市生态足迹的新方法[J].东北大学学报：自然科学版，2005，（4）：295-298.