可再生资源回收前景精选(九篇)
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第1篇：可再生资源回收前景范文
可再生包装领域已经进入投资者的视野。
一位PE人士告诉笔者，2013年VC/PE投资的主要领域依然是互联网，但新材料领域所蕴藏的潜力也让人不可小觑。“快消品对包装变革的需求带来了可再生包装市场巨大的商机，而以往这一领域在技术、投资等方面都有很多空白，恰恰是PE进入的好时机。”
据其透露，目前他与拥有可再生包装技术的两家公司正在接触，而PE大佬鼎晖等公司也瞄准了这一领域。而据全球行业分析公司预计，2015年全球可再生软包装市场的需求将达到1878万吨，届时将形成一个价值相当于700亿美元（约4200亿人民币）的市场。
外资布局
越来越多的企业也嗅到了这个行业的商机。
近日，世界领先的林纸企业斯道拉恩索集团宣布，其在广西建立的纸浆和纸板一体化项目在发改委获批，这项目由其可再生包装事业部负责的总额达16亿欧元的工业投资项目，是北欧企业迄今为止在海外最大规模的单项投资。
这被认为是斯道拉恩索实现战略转型的大动作之一，即从一家欧洲浆纸生产公司转型为全球性可再生材料公司。
据悉，自2008年以来斯道拉恩索在欧洲印刷媒体的市场已经萎缩超过20%，集团于是采取了一系列结构性调整。2012年斯道拉恩索将公司收入的0.7%（8100万欧元）投资到研发中，并于2013年调整事业部，将可再生包装事业部和生物质材料事业部作为业务重点。
随着消费意识的不断改变以及经济结构需求的改善，可再生、绿色环保包装成为未来发展方向。值得注意的是，近期，三星、小米等手机品牌推出的新产品，均纷纷采用环保可再生材料包装盒，戴尔公司目前已有半数以上的包装采用可再生的材料，并宣布将建立完全零废弃的包装流程。
“在中国投资建立一个民用纸板厂正是支持了我们转型战略。”斯道拉恩索集团中国区总裁宋望球表示，广西项目计划是生产基于纤维的包装纸板，包括液体包装纸板、食品用途纸板以及其他民用消费品包装纸板，计划于2016年年初投入运营。第一阶段的资本开支预计为7.6亿欧元左右，其中5.9亿欧元将用于工业项目投资，1.7亿欧元将用于原料林基地业务。
在其看来，未来基于纤维的民用纸板需求在亚洲正强势增长，而在中国需要对市场进行高质量的细分，以可再生材料为原料的包装产品还有很大的发展空间。
“在未来的十年内，预计中国市场中对此类产品的需求将以每年10%的速度递增。”宋望球表示，斯道拉恩索的策略是在中国投资设厂，以液态食品、消费电子等重点行业为突破口，通过延伸可再生包装上下游的产业链条来提品和服务。
市场需求上升
毫无疑问，可再生材料现已成为产品包装领域的一大亮点，看到了中国市场巨大的增长潜力，外资巨头正在通过各种方式快速渗透市场。
“在成长型市场中，特定的包装细分市场将以每年15%～20%的速度增长，到2020年全球会新增15亿消费者，对消费类包装产品的需求也逐日上升。”宋望球分析。
据了解，斯道拉恩索2011年就收购了位于河北迁安的民营包装企业正元国际包装集团，为消费类电子提供微瓦楞包装盒。而此次广西北海林浆纸一体化项目的巨额投资，更表明了外资巨头对于中国包装市场的青睐。
利乐也同样在发力这一市场，并在2013年新增了生物质塑料采购计划，计划从2014年开始采用生物质低密度聚乙烯用以生产利乐包装，届时包装原材料中可再生资源的比率将高达82%。
来自Frost & Sullivan一份研究报告指出，随着应用技术的开发、技术成本的降低以及顾客认知的提升，亚太地区生物可再生材料市场预计将以超过每年19%的速度持续增长，生物可再生材料有望在众多包装应用方面取代一般塑胶，迎来加倍成长机会。
据业内人士透露，可口可乐目前正在跟不同的上游企业联络，在全球范围内推动可再生植物为原料制作PET瓶的技术研发应用。此前可口可乐提出，到2020年其全球所有PET塑料瓶饮料都将采用植物环保瓶包装。
业内人士认为，这一年产数以千亿计的饮料厂家对可再生材料包装应用的关注，无疑将形成巨大市场需求。
对此，诺维信亚洲生物质能高级研发经理吴桂芳表示，以纤维素等生物质材料生产化学品，从而实现对石油基化学品替代，是一个十分有意义的方向。从2009年开始，诺维信就已与巴西最大的石化公司Braskem合作研究开发生物塑料瓶原料，计划于2014年年底使该技术实现实用化。
同时，包括台湾的远东集团、意大利的M&G集团以及长春大成集团等生产企业，都在这一技术领域加大研发投入。
技术、成本难关待解
不过，目前的可再生包装市场也并不如看起来那么美好。
以牛奶和饮料为例，液体食品的灌装生产线运行速度非常快，对包装材料的印刷、封口、折叠、成型等要求都很严格。在整个生产过程中，可再生包装材料不能出现任何纰漏。
“这要求企业必须投入大量研发力量，在生产质量和制造工艺上不断追求创新和改善。”目前斯道拉恩索正在研发微纤化纤维素，可减轻包装重量，而且用于包装以外的产品，如体育用品、游艇外壳等。不过这类研发通常需要10年时间。宋望球认为，斯道拉恩索在全球拥有1100项专利，正是因为其侧重对产品技术和质量要求比较高的领域。
而以可再生原料制作PET塑料材质方面，还面临着技术和成本上的双重挑战。由于技术工艺还处在研发示范阶段，又缺乏具有规模化产能的工厂连续成功运行的经验，该项技术在经济性上是否能与传统石化路径抗衡，目前尚是一个未知数。
“除非有下游厂商像可口可乐一样愿意为这类产品提供溢价，否则对生产厂商而言，这类产品在成本上无法与传统石化路径产品相比，很难有大规模的资金投入。”上述业内人士如是说。
在中投顾问轻工业研究员熊晓坤看来，可再生材料在包装行业的应用市场非常大，原材料成本低廉又环保，与目前的经济发展趋势相一致，目前在日本、美国等国家应用已经十分广泛，前景明朗。但是与海外企业的热情相比，中国企业在可再生包装上还略显落后。
据介绍，目前我国可再生材料包装正处于萌芽期，主流投资者还未将目光聚集在这一领域，行业内资金量较少，包装企业投入的研发规模较小，技术和产品没有较大突破。
第2篇：可再生资源回收前景范文
关键词：绿色；无机化工；化学与工艺
化学在人类发展过程中起着十分重要的地位，为人类的生存与发展提供了重要的物质保障。与此同时，化学生产带来的各种污染问题同样也给人类的生存与生活产生了严重影响，如何发展对人类健康和环境危害较小的生产工艺，成为化学家面临的新问题，绿色化学由此得到发展。绿色化学与工艺是指利用化学技术和化学方法，减少或者消除对人类及环境有害物质的使用和产生，使化工生产与环境友好共存。
1 绿色化学与工艺在无机化工过程中的应用
1.1 绿色化学与工艺介绍
1.1.1 原子经济理念下的绿色化学。原子经济理念提出较早，其含义是：在化工生产过程中，应将化工原材料中的分子最大化的转化为目标产物。虽然无机化工生产对社会经济的发展具有重要影响，极大地推动了社会经济的发展，但我们也应该清醒地认识到化工生产给环境带来的危害。为此，应在化工生产和研发中，充分发挥原子经济理念的作用，最大限度的将化工原材料转化为目标产物，降低化工生产对环境和人体健康的危害。
1.1.2 原料的绿色化。化工企业在生产过程中，由于工艺需要，通常会在化工生产中使用氢氰酸、光气等有毒原料，这些有毒原料在反应过程中会产生大量的有害物质，给作业人员人体健康带来极大危害，同时也给环境造成了严重污染。为保护工作人员的人体健康，使环境免受污染，化工企业应在化工生产中尽可能采用无毒无害的化学物质。
化工企业在生产中使用酸、碱或有机化合物替代有毒化工原料，降低了化工生产的毒性，但酸、碱性物质腐蚀性较强，在反应过程中会产生高浓度的酸性气体或碱性气体，不仅腐蚀化工生产设备，缩短设备使用寿命，还会对作业人员身体造成严重影响，这也是应尽量避免的。综上所示，化工企业应改进生产工艺，采用无毒、无害、无腐蚀性的化工原料，若必须要使用腐蚀性材料，应利用催化剂加快反应速率，降低反应条件，减少腐蚀性化学品对设备的危害。
1.1.3 溶剂的绿色化。化工生产过程中，需要使用大量的溶剂，其主要功能是反应介质、分离物质以及配置溶液等，部分溶剂会在反应后产生大量污染气体，为降低溶剂在反应过程中产生有毒有害气体，可使用绿色无污染的溶剂，如超临界二氧化碳（CO2）。超临界二氧化碳溶剂是指温度和压力达到临界点以上的流体，具有与溶剂一样的密度，而且具有气体的粘度和传质速度，该溶剂在化工生产反应中得到初步应用，已经取得了较为理想的效果。相对于其他传统溶剂而言，超临界二氧化碳具有无毒、不可燃，成本低等优势，因此具有十分广阔的发展前景。
1.1.4 可再生资源的利用。可再生资源生产化学产品是绿色化学未来重要的研究领域之一，也是无机化学企业未来发展的方向。可再生资源的使用不仅能有效缓解资源紧缺问题，还能将化工生产中产生的废弃物变废为宝。如化工生产过程中废弃物经过处理后，可用于动物喂养、燃料燃烧以及其他用途，这主要是通过生物或农业肥料进行聚合物再造工作完成的。可再生资源的利用，提高了化工生产的环境效益，降低其成本，可有效提升化工企业的经济效益和社会效益。
1.2 绿色化学与工艺应用实例
1.2.1 含汞废液微电解处理工艺。汞在化工生产商有重要用途，同时该物质也是对环境和人体具有危害的一种金属物质。上世纪五十年代日本水俣事件以后，世界各国开始加大了环境保护力度，并对工业废水中汞污染问题的处理进行了深入研究。在电池生产工艺中，工业废水含有大量的汞、锌、锰等重金属，对废水中的汞进行处理是一个关键环节。虽然除汞的方法较多，但各类方法的特点不同，而且适合应用于电池厂工业废水处理的方法并不多。较为常用的有混凝法处理工艺，该工艺是将三种重金属转化为氢氧化物或者氧化物污泥，从而达到降低污染物含量的目的。但该工艺在汞含量较高时难以达到量的处理效果，如某电池厂每天生产100t工业废水，其中汞、锌、锰的污泥含量大约为20-50kg，直接排放形成了巨大的资源浪费，同时还会污染环境。
新研发的微电解-混凝沉淀技术可用于电池含汞废水处理工艺中，试验结果表明，总含汞量低于1.765mg/L的工业废水经过该工艺处理后，其总汞含量达到排放标准，而且汞基本富集于汞泥当中，有效避免了锌、锰污泥的污染，为后期金属的回收利用提供了便利；该工艺操作简单，使经济效益和环境效益得到了同步实现。
1.2.2 液相法芒硝制碱中苛化废渣利用工艺。近年来，我国科研学者开始研究液相法芒硝制碱新工艺，并取得了显著进展。该工艺主要分为两部分，①通过加入中介质，将芒硝（Na2SO4・10H2O）转化为质量分数为12%的高浓度Na2CO3溶液；②将得到的Na2CO3溶液中的溶质直接苛化为NaOH溶液。在制取NaOH溶液的同时，产生大量的苛化废渣，其主要成分是碳酸钙（CaCO3），若将其弃掉，不但降低原料的利用率，而且还要占用大量的土地堆存，造成严重污染。
为解决制碱工艺中废渣对环境污染问题，科研工作者在回收利用方面进行了较为系统的探究试验。具体流程如下：第一步，废渣成分分析，主要对苛化钠组成进行分析；第二步，转化，利用碳化法将废渣中的碳酸钙成分转化为轻质的碳化钙；第三步，碳化钙的利用，试验证明转化后的轻质碳化钙可广泛用于冶金、有机合成、玻璃制造等制造工艺中，而且还能用于塑料、橡胶、油膜的填料。该处理工艺不仅减少了废渣对环境的污染，还使原材料得到了充分利用，降低了烧碱和塑料等产品的生产成本。
2 结束语
无机化工生产与我国社会经济发展密切相关，在促进经济发展的同时，也带来了一些问题，如环境污染问题以及人类健康问题，需要我们采取积极的应对措施。为促使化工生产能够健康持续发展，减少对环境的污染，保障工作人员健康，应充分利用现代生产工艺进行生产，从原材料、溶剂、生产工艺等多个方面进行改进，实现无机化工的绿色化生产，确保无机化工能够持久发展。
参考文献：
[1]郑会勤，李成未，李珂，张松平.绿色过程工程在化工和化学实验教学中的应用探索[J].河南教育学院学报（自然科学版），2011，04.
第3篇：可再生资源回收前景范文
【关键词】化工产业；精细化工；绿色精细化工；发展策略
在国内化学工业蓬勃发展的情况下，精细化工产品的作用地位逐渐凸现出来。目前，新领域的精细化工已经成为我国化学工业发展的战略工作的一个重要组成部分，国家在资金投入和政策扶持上都对精细化工给予重点保护。我国的精细化工大部分产品已经完全可以满足国内市场的需求，相当多的产品甚至应用于出口贸易市场，如甜叶菊、木糖醇、天然色素这类以植物资源为原料的化工产品在国际市场上就受到了广泛的欢迎。但是，在更多的化工产业领域内我国的精细化工也存在一些问题，受到了先进的发达国家化工工业的不断挑战。可见，我国的精细化工如何在发展过程中看清国际形势，适时调整发展战略，获得更光明的发展前景，都是精细化工发展所要面临的问题。
1 我国精细化工发展面临的问题
精细化工是随着化工技术的不断发展而逐渐从传统的化学品生产工业中脱离出来生产精细化工产品的特殊门类，在欧美国家等发达国家当中，他们所生产的化学工业产品的精细化程度概率已经达到了60%以上。我国精细化工起步较晚，但在改革开放政策实行以后，随着社会主义市场化经济的发展以及中国加入世界经济贸易组织加强国际间的交流合作，精细化工的发展条件也逐渐变得越来越好，特别是在染料颜料、农药化肥、医药化学品、畜牧饲料这些产品领域里，我国的精细化工出口总量站在世界前列。但是和发达国家对比起来，我国化工的精细率只有40%左右，其主要原因表现如下：第一，化工生产自动化水平不高。我国有不少中小化工企业生产模式仍停留在作坊式的手工操作，生产效率极其低下；第二，化工企业技术的自我开发能力较弱，大部分化工企业都未曾建立科技开发的应用研究机制，对于怎么样才能将生产的精细化工产品主动地推向市场以及提供有关的技术服务项目都很少关注；第三，低档次精细化工产品居多，一些产品出现积压浪费的现象。
2 精细化工向绿色精细化工发展的前景
虽然我国的精细化发展受到了上述客观条件的制约，但是随着国家在经济上和政策上给予精细化工产业的帮助和扶持，我国精细化工产业还是有相当广阔的市场发展前景的。除了精细化工行业新科学技术的不断引进和学习以及化工产业规模的集团化发展之外，精细化工向绿色环保方向发展也是我国化工产业今后发展的必然趋势。
绿色精细化工就是利用绿色化学原理和技术加工手段，选用那些纯天然无公害或者低污染的原材料，开发绿色化的化学生产工艺，生产出的化工产品对社会环境和人体健康是没有任何破坏和损伤的，并且精细产品还具有可利用回收的价值。之所以会产生这种绿色化新发展模式，是因为在过去的化学工业生产中资源利用的不合理浪费以及化工对生态环境造成恶劣的影响。如果要探索出现代化工产业新的道路，就必须从生态环保的角度出发，实施绿色精细化工生产，为今后的生态可持续性发展奠定良好的基础。
3 绿色精细化工的发展策略
3.1 积极促进精细化工原料绿色化
要促进精细化工原料的绿色化，就必须采用无毒无害无污染的化学工艺有机合成原料，但是要实现合成加工工艺，这对石油的需求量变得非常大，而日益短缺的资源使用现状不能完全满足这种较大的需求。因此，技术人员应该尽可能提高对可再生资源的利用效率，以防止绿色化学工业发展因为绿色原材料的缺乏而遇到瓶颈。化工产业里常常利用的可再生资源就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的生物质资源，它具有贮量丰富、成本低、可循环再生的利用优势，逐渐被化学工艺产业所广泛关注，特别是近年来生物质资源已经成为了最主要的化工产品原材料。
3.2 积极促进精细化工技术绿色化
精细化工的绿色化技术主要包括以下几种：（1）绿色催化技术。催化剂是化学物质发生反应的基本要素。绿色催化技术就是通过改变催化剂成分，促进化学物质的高效合成，防止不良的副作用有害毒物的产生，并且能够做到干净无污染，充分保护生态环境。（2）电化学合成技术。电是一种环保型的可再生资源，利用电子来促进物质间的化学合成反应能够达到清洁环保的作用。（3）计算机分子技术。该技术充分利用电子计算机对化工产品的构造、特征、规律进行分子设计，并对绿色精细化工产品的关键因素进行放大，实现化学工业生产无废水、无废渣、无废气。
4 结束语
总而言之，绿色精细化工顺应了社会生态可持续化发展的需要，是化学工业生产发展的必然趋势。利用好绿色精细化工策略必将开拓出更开阔的产品需求市场。
【参考文献】
[1]余正萍.浅谈绿色精细化工关键技术[J].中国石油和化工标准与质量，2011（05）.
[2]余正萍.浅析精细化工的发展新动向[J].化学工程与装备，2010（04）.
第4篇：可再生资源回收前景范文
循环制氢和利用生物质转化制氢等， 不仅对各项技术的基本原理做了介绍， 也对相应
的环境， 经济和安全问题做了探讨. 对可再生氢能系统在香港的应用前景做了展望.
关键词: 可再生能源， 氢能， 电解水， 光伏电池， 太阳能热化学循环， 生物质
引言
技术和经济的发展以及人口的增长， 使得人们对能源的需求越来越大. 目前以石
油， 煤为代表的化石燃料仍然是能源的主要来源. 一方面， 化石燃料的使用带来了严
重的环境污染， 大量的CO2， SO2， NOx气体以及其他污染物， 导致了温室效应的产生和
酸雨的形成. 另一方面， 由于化石燃料的不可再生性和有限的储量， 日益增长的能源
需求带来了严重的能源危机. 据估计， 按照目前的消耗量， 石油仅仅能维持不到50年，
而煤也只能维持200年. Kazim 和 Veziroglu (2001)[1]指出， 做为主要石油输出国的阿拉
伯联合酋长国， 将在2015年无法满足石油的需求. Abdallah 等人(1999)[2]则宣布， 埃
及的化石燃料资源， 在未来的20年内就会耗尽! 而作为能源需求大国的中国， 目前已
经有超过31%的石油需要进口， 而到2010年， 这一数字将会增长到45-55%[3]!
基于以上所述环境污染和能源短缺的双重危机， 发展清洁的， 可再生的新能源的
要求越来越迫切. 太阳能， 风能， 生物质， 地热能， 潮汐能， 具有丰富， 清洁， 可再
生的优点， 今年来受到了国际社会的广泛关注. 尤其以太阳能， 风能以及生物质能，
更被视为未来能源的主力军. 根据简单估算， 太阳能的利用率为20%时， 利用陆地面积
的0.1% 就足以提供满足当前全球的能量需求[4]. 而中国仅仅依靠风力发电， 就足以
使目前的发电量翻一番[5].然而， 这些可再生资源具有间歇性， 地域特性， 并且不易
储存和运输的特点. 氢， 以其清洁无污染， 高效， 可储存和运输等优点， 被视为最理
想的能源载体. 目前各国都投入了大量的研究经费用于发展氢能源系统. 在中国， 清
华大学已经进行了在2008年奥运会使用以氢为燃料的汽车的可行性分析，绿色奥运将成
为2008年北京的一道靓丽的风景线 [6]. 在香港政府和香港中华电力(CLP)的支持和资
助下， 可再生氢能源系统在香港的可行性研究也已经在香港大学机械工程系展开. 本
文属于CLP资助的项目的部分内容， 主要归纳总结了利用可再生资源制氢技术的基本原
理， 分析了各项技术的经济性， 对环境的影响以及安全性等关键问题. 通过对比分析
并结合香港的实际情况， 对于香港发展可再生氢能源系统进行了展望.
基于经济因素的考虑， 目前的氢主要是通过化石燃料的重整来制取， 比如天然气汽
化重整(Natural Gas Steam Reforming)， 只有大约5%的氢是通过可再生资源的转换制取.
利用太阳能电池和风力发电驱动的电解水反应， 利用太阳能的热化学反应和利用生物质
制氢是最主要的从可再生能源中制取氢的技术. 其他可再生氢的制取技术， 比如生物制
氢， 光电化学技术， 光催化技术和光化学技术， 虽然具备很大发展前景， 但由于还处于
很早期的发展阶段， 其技术发展， 经济性等都还不明朗， 本文不做详细讨论.
1. 电解水制氢
1.1. 电解水基本原理及分类
电解水制氢是目前最为广泛使用的将可再生资源转换为氢的技术. 当两个电极(阴
极和阳极)分别通上直流电， 并且浸入水中时， 水将会被分解并在阴极和阳极分别产生
氢气和氧气. 这个过程就是电解水. 这样的装置则为电解槽.
电解水由分别发生在阴极和阳极的两个化学反应组成， 如式(1)，(2)和(3):
Anode: H2O + electrical energy
2
1 O2 + 2H+ + 2e- (1)
Cathode: 2H+ + 2e- H2 (2)
Overall: H2O + electrical energy H2 +
2
1 O2 (3)
电解水的基本原理见图1. 在催化剂和直流电的作用下， 水分子在阳极失去电子， 被分
解为氧气和氢离子， 氢离子通过电解质和隔膜到达阴极， 与电子结合生成氢气.
O2 H2
Diaphragm Anode Cathode
e-
H+
图1. 电解水的基本原理示意图
Fig.1. Schematics of basic principle of water electrolysis
最早的电解水现象是在1789 年被观测到. 之后， 电解水技术得到了较快的发展. 到
1902 年， 世界上就已经有超过400 台电解槽装置. 目前市场上的电解槽可以分为三种: (1)
碱性电解槽(Alkaline Electrolyzer); (2) 质子交换膜电解槽(Proton Exchange Membrane
Electrolyzer)和(3)固体氧化物电解槽(Solid Oxide Electrolyzer). 表1. 总结和对比了这三
种电解槽技术的特点.
表1. 不同电解槽技术的对比
Table 1. Comparison between different electrolyzer technologies
Electrolyzer Type Electrolyte Operating Temperature (oC) Carriers Efficiency Cost (US$/kW)
Alkaline electrolyzer
20-30% KOH
70-100
OH-
80%
400-600
PEM electrolyzer PEM polymer
50-90 H+ 94% 2000
Solid oxide
electrolyzer
Yttria-stabilized
zirconnia
600-1000 O2- 90% 1000-1500
碱性电解槽是最早商业化的电解槽技术， 虽然其效率是三种电解槽中最低的， 但
由于价格低廉， 目前仍然被广泛使用， 尤其是在大规模制氢工业中. 碱性电解槽的缺
点是效率较低和使用石棉作为隔膜. 石棉具有致癌性， 很多国家已经提出要禁止石棉
在碱性电解槽中的使用. 据报道， PPS(Poly Phenylene Sulfide)， PTFE(Poly Tetra
Fluorethylene)， PSF(Poly SulFone) [7]以及Zirfon [8]等聚合物在KOH溶液中具有和
石棉类似的特性， 甚至还优于石棉， 将有可能取代石棉而成为碱性电解槽的隔膜材料.
发展新的电极材料， 提高催化反应效率， 是提高电解槽效率的有效途径. 研究表明
Raney Nickel 和 Ni-Mo 等合金作为电极能有效加快水的分解， 提高电解槽的效率
[9，10].
质子交换膜电解槽由于转换效率很高而成为很有发展前景的制氢装置. 由于采用
很薄的固体电解质(PEM)， 具有很好的机械强度和化学稳定性， 并且欧姆损失较小. 在
日本， 效率达94.4%的质子交换膜电解槽已经研制成功 [11]. 但由于质子交换膜(目前
常用的是由杜邦公司的Nafion)和使用铂电极催化剂， 价格昂贵， 制约了其广泛使用.
今后研究的重点是降低成本， 和进一步提高其转换效率. 成本的降低主要是通过降低
贵重金属铂在催化层中的含量和寻找廉价的质子交换膜材料. 目前这个两个领域都已
经取得了一定成效. 印度的电化学和能源研究所(CEER)成功将铂的含量在没有影响电
解槽整体性能的情况下从0.4mg/cm2降到了0.1mg/cm2 [12]. 使用喷溅沉积法(Sputter
deposition)制备催化层也同样获得了成功， 并且使铂的含量降到了0.014 mg/cm2
[13，14]. 其他廉价的替代材料， 如Polyphosphazene [15]和Sulfonated Polystyrene
(SPS) [16]等也被证实具有和Nafion类似的特性， 有可能被用到质子交换膜电解槽中用
做电解质. 可以预见， 随着质子交换膜电解槽技术的成熟和价格的降低， PEM电解槽将
成为制氢的主要装置.
固体氧化物电解槽(Solid Oxide Electrolyzer)是另一种新兴的电解槽技术. 这种
电解槽的缺点是工作在高温， 给材料的选择带来了一定限制. 优点是较高的反应温度
使得电化学反应中，部分电能被热能代替， 从而效率较高， 尤其是当余热被汽轮机， 制
冷系统等回收利用时， 系统效率可达90%. 目前的研究重点是寻找在高温下具有对氧离
子良好导电性的电解质材料和适当降低电解槽的工作温度.
1.2. 电解海水制氢
海水是世界上最为丰富的水资源， 同时也是理想的制氢资源. 尤其在沿海的沙漠
地区， 比如中东和非洲， 淡水资源缺乏， 电解海水制氢则成了唯一的选择. 但海水富
含盐份(NaCl)和其他杂质， 并且通常电解槽的电极电势超过了产生氯气所需的电势，
这使得在电解海水时， 往往是氯气从阳极析出， 而非氧气. 虽然氢气的产生不会受此
影响， 但产生的氯气具有强烈的毒性， 需要完全避免. 在所有常用的电极材料中， 只
有锰和锰的氧化物及其化合物在电解海水时可以在阳极产生氧气， 而抑制氯气的产生.
Ghany 等人[17]用Mn1-xMoxO2+x/IrO2Ti作为电极， 氧气的生成率达到了100%， 完全避免
了氯气的产生， 使得电解海水制氢变得可行.
1.3. 利用可再生资源电解水制氢
如前所述， 电解水需要消耗电. 由化石燃料产生电能推动电解槽制氢由于会消耗
大量的不可再生资源， 只能是短期的制氢选择. 由可再生资源产生电能， 比如通过光
伏系列和风机发电， 具有资源丰富， 可再生， 并且整个生命周期影响较小等优点， 是
未来的发展趋势.
光伏电池在吸收太阳光能量后， 被光子激发出的自由电子和带正电的空穴在PN结
的电场力作用下， 分别集中到N型半导体和P型半导体， 在连接外电路的情况下便可对
外提供直流电流. 光伏电池可以分为第一代光伏电池(wafer-based PV)和第二代光伏电
池(thin film PV). 目前市场上多是第一代光伏电池. 第一代电池具有较高的转换效率
(10-15%)， 但成本较贵， 限制了其大规模使用. 第二代电池虽然效率较低(6-8%)， 但
由于采用了薄膜技术， 使用较少的材料， 并且易于批量生产， 制作成本大大降低， 目
前的研究方向是进一步提高薄膜光伏电池的转换效率[18]. 由于光伏电池产生的是直
流电，可以直接运用于电解水， 但为了保证光伏阵列工作在最大功率状态， 在光伏电池
和电解槽之间往往需要接入一个最大功率跟踪器(MPPT)和相应的控制器.
风能发电由于具有较高的能量利用效率和很好的经济性， 在最近几年得到了很快
发展. 风力发电机组利用风的动能推动发电机而产生交流电. 根据Betz law， 风力发电
的最大效率理论上可达59% [19]. 在风力充足的条件下， 风力发电的规模越大， 其经济
性越好. 因此， 近几年风力发电朝着大规模的方向发展. 另外， 由于海上风力较陆地
大， 并且不占陆地面积， 最近也有将风力发电机组建在海上的趋势. 风能发电只需交
流-直流转换即可与电解槽相接产氢， 经济性较好， 目前不少风力资源充足的国家都将
风能-电解槽系统列为重点发展的方向.
另外， 地热能， 波浪能所发的电都可以作为电解槽的推动力， 但和太阳能与风能
一样， 都受地域的限制.
1.4. 电解水制氢的现状
目前所用到的电解槽多为碱性电解槽. 加拿大的Stuart是目前世界上利用电解水
制氢和开发氢能汽车最为有名的公司. 他们开发的HESfp系统包括一个能日产氢25 千
克的碱性电解槽， 一个能储存60 千克氢的高压储氢罐和氢内燃机车. 他们用于汽车的
氢能系统能每小时产氢3千克， 可以为3辆巴士提供能量. Hamilton是另一个有名的电解
槽开发制造商， 他们的ES系列利用PEM电解槽技术， 可以每小时产氢6-30Nm3， 所制氢
的纯度可达99.999%. 在日本的WE-NET计划中， 氢的制取也是通过PEM电解槽来实现，
并且PEM电解槽在80oC和1A/cm2的工作条件下， 已经以90%的效率连续工作了超过4000小
时 [11].
1.5. 电解水技术的环境， 经济和安全问题
从电解水的整个生命周期来看， 电解水制氢会对环境造成一定的负面影响， 并且
也有一定的危险性. 下面将做定性分析.
对碱性电解槽而言， 由于使用了具有强烈腐蚀性的KOH溶液作为电解液， KOH的渗漏
和用后的处理会造成环境的污染， 对人体健康也是一个威胁. 并且目前的碱性电解槽
多采用石棉作为隔膜， 石棉具有致癌性， 会对人构成严重的危害. PEM电解槽使用质子
交换膜作为电解质， 无须隔膜. 但当PEM电解槽工作温度较高时(比如150oC)， PEM将会
发生分解， 产生有毒气体. 固体氧化物电解槽虽然没有上述问题， 但工作在高温， 存
在着在高温下生成的氧气和氢气重新合并发生燃烧甚至爆炸的危险， 需要引起注意.
此外， 电解槽生产， 比如原材料的开采，加工， 以及最终的遗弃或废物处理， 都需要消
耗一定的能量， 并且会释放出CO2等温室气体和其他污染物.
当电解槽由光伏电池驱动时， 光伏电池可能含有有毒物质(比如CdTe PV)， 将带来
一定的环境污染和危险性. 尤其当系统发生短路出现火情， 有毒物质将会释放出来，危
害较大. 另外， 光伏阵列的安装会占用较大的土地面积. 这点也需要在设计安装时加
以考虑. 风能-电解槽系统和光伏-电解槽系统相比， 则对环境的影响要小很多， 并且
也相对安全. 但也有需要注意的地方， 比如噪音， 对电磁的干扰， 以及设计时需要考
虑到台风的影响.
尽管电解水制氢具有很高的效率， 由于昂贵的价格， 仍然很难大规模使用. 目前
三种电解槽的成本分别为: 碱性电解槽US$400-600/kW， PEM电解槽约US$2000/kW， 固体
氧化物电解槽约US$1000-1500/kW. 当光伏电池和电解水技术联合制氢时， 制氢成本将
达到约US$41.8/GJ(US$5/kg)， 而当风力发电和电解水技术联合制氢时， 制氢成本约为
US$20.2/GJ (US$2.43/kg) [20].
2. 太阳能热化学循环制氢
太阳能热化学循环是另一种利用太阳能制取氢燃料的可行技术. 首先， 由太阳能
聚光集热器收集和汇聚太阳光以产生高温. 然后由这些高温推动产氢的化学反映以制
取氢气. 目前国内外广泛研究的热化学制氢反应有: (1) 水的热分解(thermolysis);
(2) H2S的热分解和(3) 热化学循环水分解.
2.1. 水的热分解制氢
由太阳能聚光器产生的高温可以用于对水进行加热， 直接分解而产生氢气和氧气.
反应式如(4)
2H2O 2H2 + O2 (4)
在这个反应中， 水的分解率随温度的升高而增大. 在压力为0.05bar， 温度为2500K时，
水蒸汽的分解率可以达到25%， 而当温度达到2800K时， 则水蒸汽的分解率可达55%. 可
见提高反应温度， 可以有效产氢量. 然而， 反应所需的高温也带来了一系列的问题.
由于温度极高， 给反应装置材料的选择带来了很大限制. 适合的材料必须在2000K以上
的高温具有很好的机械和热稳定性. Zirconia由于其熔点高达3043K而成为近年来在水
的热分解反应中广泛使用的材料 [21，22]. 其他可选的材料及其熔点见表2.
表2. 作为热化学反应装置备选材料及其熔点 [22]
Table 2 some materials and their melting points [22]
Oxides T oC Carbides T oC
ZrO2 2715 B4C 2450
MgO 2800 TiC 3400-3500
HfO2 2810 HfC 4160
ThO2 3050 hBN 3000 (decomposition)
另一个问题就是氢和氧的分离问题. 由于该反应可逆， 高温下氢和氧可能会重新结合
生成水， 甚至发生爆炸. 常用的分离方法是通过对生成的混合气体进行快速冷却(fast
quenching)，再通过Pd或Pd-Ag合金薄膜将氢和氧分离. 这种方法将会导致大量的能量
损失. 近几年有研究人员采用微孔膜(microporous membrane)分离也取得一些成功
[22，23]， 使得直接热分解水制氢研究又重新受到广泛关注.
2.2. H2S的热分解
H2S是化学工业广泛存在的副产品. 由于其强烈的毒性， 在工业中往往都要采用
Claus process将其去除， 见式(5)
2H2S + O2 2H2O + S2 (5)
这个过程成本昂贵， 还将氢和氧和结合生成水和废热， 从而浪费了能源. 对H2S的直接
热分解可以将有毒气体转化为有用的氢能源， 变废为宝， 一举两得. H2S的热分解制氢反
应式见(6)
2H2S 2H2 + S2 (6)
该反应的转化率受温度和压力的影响. 温度越高， 压力越低， 越有利H2S的分解. 据报
道， 在温度1200K，压力1 bar时， H2S的转化率为14%， 而当温度为1800K， 压力为0.33bar
时， 转化率可达70% [24]. 由于反应在1000K以上的高温进行， 硫单质呈气态， 需要与氢
气进行有效的分离. 氢与硫的分离往往通过快速冷却使硫单质以固态形式析出. 同样，
这种方法也会导致大量的能量损失.
2.3. 热化学循环分解水制氢
水的直接热分解制氢具有反应温度要求极高， 氢气分离困难， 以及由快速冷却带
来的效率降低等缺点. 而在水的热化学分解过程中， 氧气和氢气分别在不同的反应阶
段产生， 因而跨过了氢气分离这一步. 并且， 由于引入了金属和对应的金属氧化物，
还大大降低了反应温度. 当对于水直接热分解的2500K， 水的热化学循环反应温度只有
1000K左右， 也大大减轻了对反应器材料的限制. 典型的2步热化学循环反应式见
(7)-(10).
2 y x O
2
y xM O M + (7)
2 y x 2 yH O M O yH xM + + (8)
或者 2 O O M O M y x y x + ′ ′ (9)
2 y x 2 y x H O M O H O M + + ′ ′ (10)
其中M 为金属单质， MxOy 或1 1 y x O M 则分别为相应的金属氧化物. 适合用做水的热化学
循环反应的金属氧化物有TiO2， ZnO， Fe3O4， MgO， Al2O3， 和 SiO2等. ZnO/Zn 反应温度较
低， 在近几年研究较多 [24-29]. Fe3O4/FeO 是另一对广泛用于热化学分解水制氢的金属
氧化物. 该循环中， Fe3O4 首先在1875K 的高温下被还原生成FeO 和 O2， 然后， 在573K
的温度下， FeO 被水蒸汽氧化， 生成Fe3O4 和 H2. 经研究发现， 用Mn， Mg， 或Co 代替
部分Fe3O4 而形成的氧化物(Fe1-xMx)3O4 可以进一步降低反应温度 [4]， 因而更具发展
前景.
除了以上所述2 步水分解循环外， 3 步和4 步循环分解水也是有效的制氢方式.
IS(iodine/sulfur)循环是典型的3 步水分解循环， 该循环的反应式见(11)-(13):
4 2 x 2 2 2 SO H HI 2 O H 2 SO xI + + + at 293-373K (11)
2 2 I H HI 2 + at 473-973K (12)
2 2 2 4 2 O
2
1 SO O H SO H + + at 1073-1173K (13)
在IS 循环中，影响制氢的主要因素就是单质硫或硫化氢气体的产生等副反应的发生. 为
尽量避免副反应的发生， x 的值往往设置在4.41 到11.99 之间[30]. UT-3 则是典型的
4 步循环[31]. 其反应式见(14) - (17):
2 2 2 O
2
1 CaBr Br CaO + + at 845 K (14)
HBr 2 CaO O H CaBr 2 2 + + at 1，033 K (15)
2 2 2 4 3 Br O H 4 FeBr 3 HBr 8 O Fe + + + at 493 K (16)
2 4 3 2 2 H HBr 6 O Fe O H 4 FeBr 3 + + + at 833 K (17)
热化学循环分解水虽然跨过了分离氢和氧这一步， 但在2 步循环中， 生成的金属在
高温下为气态并且会和氧气发生氧化还原反应而重新生成金属氧化物， 因此， 需要将
金属单质从产物混合物中分离出来. 金属单质的分离一般采用快速冷却使金属很快凝
固从而实现分离. 同样， 在3 步循环中， 氢和碘也需要及时的分离. 采用的分离技术都
类似.
2.4. 热化学循环分解水制氢的现状
热化学循环制氢在欧洲研究较多， 但由于产物的分离一直是一个比较棘手的问题，
能量损失比较大， 此种制氢方法还没有进入商业化的阶段. 在Swiss Federal Institute of
Technology Zurich，对ZnO/Zn 循环制氢研究已经比较深入. 他们的研究目前主要集中在
产物的分离以及分解水反应的机理方面 [32]. Swiss Federal Office 则已经启动了一个
“SOLZINC”的计划， 通过ZnO/Zn 循环制取氢气以实现对太阳能的储存. 目前正在进行
反应器的设计， 将于2004 年夏季进行测试[33].
2.5.太阳能热化学循环制氢的环境， 经济和安全问题
太阳能热化学循环采用太阳能聚光器聚集太阳能以产生高温， 推动热化学反应的
进行. 在整个生命周期过程中， 聚光器的制造， 最终遗弃， 热化学反应器的加工和最
终的废物遗弃以及金属，金属氧化物的使用都会带来一定的环境污染. 其具体的污染量
需要进行详细的生命周期评价(LCA)研究. 此外， 在H2S 的分解中， 以及在IS 循环和
UT-3 循环中， 都使用了强烈腐蚀性或毒性的物质， 比如H2S， H2SO4. 这些物质的泄漏
和最终的处理会带来环境的污染和危险， 需要在设计和操作过程中加以考虑. 另外， 由
于反应都是在高温下进行， 氢和氧的重新结合在反应器中有引起爆炸的危险， 需要小
心处理.
由于热化学循环制氢尚未商业化， 相关的经济信息都是基于估算. Steinfeld
(2002)[29]经过估算指出， 对于一个大型的热化学制氢工厂(90MW)， 制的氢气的成本为
大约US$4.33-5/kg. 相比之下， 由太阳能热电 – 电解水系统制取氢气的成本则约为
US$6.67/kg， 而通过大规模天然气重整制氢的成本约为US$1.267/kg [20]. 可见太阳能热
化学循环制氢和天然气重整制氢相比虽然没有经济优势， 但和其他可再生制氢技术相
比则在经济性方面优于太阳热电-电解水和光伏-电解水技术.
3. 利用生物质制氢
生物质作为能源， 其含氮量和含硫量都比较低， 灰分份额也很小， 并且由于其生
长过程吸收CO2， 使得整个循环的CO2 排放量几乎为零. 目前对于生物质的利用， 尤其
在发展中国家， 比如中国， 印度， 巴西， 还主要停留在对生物质的简单燃烧的低效率
利用上. 除燃烧外， 对生物质的利用还有热裂解和气化， 以及微生物的光解与发酵. 利
用生物质热裂解和气化产氢具有成本低廉， 效率较高的特点， 是有效可行的制氢方式.
3.1. 生物质热裂解制氢
生物质热裂解是在高温和无氧条件下对生物质的热化学过程. 热裂解有慢速裂解
和快速裂解. 快速裂解制取生物油是目前世界上研究比较多的前沿技术. 得到的产物
主要有: (1) 以氢(H2)， 甲烷(CH4)， 一氧化碳(CO)， 二氧化碳(CO2)以及其它有机气
体等气体成分; (2) 以焦油， 丙酮， 甲醇， 乙酸等生物混合油液状成分; (3) 以焦碳为主
的固体产物[34]. 为了最大程度的实现从生物质到氢的转化， 需要尽量减小焦碳的产量.
这需要尽量快的加热速率和传热速率和适中的温度.
热裂解的效率和产物质量除与温度， 加热速率等有关外， 也受反应器及催化剂的
影响. 目前国内外的生物质热裂解决反应器主要有机械接触式反应器， 间接式反应器
和混合式反应器. 其中机械接触式反应器包括烧蚀热裂解反应器， 旋转锥反应器等，
其特点是通过灼热的反应器表面直接与生物质接触， 以导热的形式将热量传递给生物
质而达到快速升温裂解. 这类反应器原理简单， 产油率可达67%， 但易造成反应器表面
的磨损， 并且生物质颗粒受热不易均匀. 间接式反应器主要通过热辐射的方式对生物
质颗粒进行加热， 由于生物质颗粒及产物对热辐射的吸收存在差异， 使得反应效率和
产物质量较差. 混合式反应器主要以对流换热的形式辅以热辐射和导热对生物质进行
加热， 加热速率高， 反应温度比较容易控制均匀， 且流动的气体便于产物的析出， 是
目前国内外广泛采用的反应器， 主要有流化床反应器， 循环流化床反应器等[35]. 这
在国内各科研院所都已经开展了大量的研究， 如广州能源所， 辽宁省能源所等都开发
研制出了固定床， 流化床反应器.
催化剂的使用能加速生物质颗粒的热解速率， 降低焦炭的产量， 达到提高效率和
产物质量的目的. 目前用于生物质热裂解的催化剂主要有以Ni 为基的催化剂， 沸石
[36]， K2CO3， Na2CO3， Ca2CO3[37]以及各种金属氧化物比如Al2O3， SiO2， ZrO2， TiO2[38]
等都被证实对于热裂解能起到很好的催化作用.
热裂解得到的产物中含氢和其他碳氢化合物， 可以通过重整和水气置换反应以得
到和提高氢的产量. 如下式所示:
合成气 + H2O H2 + CO (18)
CO + H2O CO2 + H2 (19)
利用生物质热裂解联同重整和水气置换反应制氢具有良好的经济性， 尤其是当反
应物为各种废弃物时， 既为人类提供了能量， 又解决了废弃物的处理问题， 并且技术
上也日益成熟， 逐渐向大规模方向发展. Danz (2003 年)[39]估算了通过生物质热裂解制
氢的成本约为US$3.8/Kg H2 (因氢的热值为120MJ/Kg， 这相当于US$31.1/GJ)， 这和石
油燃油的价钱US$4-6/GJ 相比还没有任何优势， 但Carlo 等[40]指出， 当热裂解制氢的规
模达到400MW 时， 氢的成本会大大降低， 达到US$5.1/GJ. 可见实现大规模的利用生物
质制氢， 将会是非常有潜力的发展方向.
3.2. 生物质气化制氢
生物质气化是在高温下(约600-800oC)下对生物质进行加热并部分氧化的热化学过
程. 气化和热裂解的区别就在于裂解决是在无氧条件下进行的， 而气化是在有氧条件
下对生物质的部分氧化过程. 首先， 生物质颗粒通过部分氧化生成气体产物和木碳，
然后， 在高温蒸汽下， 木碳被还原， 生成CO， H2， CH4， CO2 以及其他碳氢化合物.
对于生物质气化技术， 最大的问题就在于焦油含量. 焦油含量过高， 不仅影响气化
产物的质量， 还容易阻塞和粘住气化设备， 严重影响气化系统的可靠性和安全性. 目前
处理焦油主要有三种方法. 一是选择适当的操作参数， 二是选用催化剂加速焦油的分解，
三是对气化炉进行改造. 其中， 温度， 停留时间等对焦油分解有很重要的作用. Milne TA
(1998 年)[41]指出， 在温度高于1000oC 时， 气体中的焦油能被有效分解， 使产出物中的
焦油含量大大减小. 此外， 在气化炉中使用一些添加剂如白云石， 橄榄石以及使用催化
剂如Ni-Ca 等都可以提高焦油的分解， 降低焦油给气化炉带来的危害[42，43]. 此外， 设
计新的气化炉也对焦油的减少起着很重要的作用. 辽宁省能源研究所研制的下吸式固定
床生物质气化炉， 在其喉部采用特殊结构形式的喷嘴设计， 在反应区形成高温旋风动力
场， 保证了焦油含量低于2g/m3.
由气化所得产物经过重整和水气置换反应， 即可得到氢， 这与处理热裂解产物类似.
通过生物质气化技术制氢也具有非常诱人的经济性. David A.Bowen 等人(2003)[44]比较
了生物质气化制氢和天然气重整制氢的经济性， 见图2. 由图可见， 利用甘蔗渣作为原
料， 在供料量为每天2000 吨的情况下， 所产氢气的成本为US$7.76/GJ， 而在这个供料量
下使用柳枝稷(Switchgrass)为原料制得的氢气成本为US$6.67/GJ， 这和使用天然气重整
制氢的成本US$5.85-7.46/GJ 相比， 也是具有一定竞争力的. 如果将环境因素考虑进去，
由于天然气不可再生， 且会产生CO2， 而生物质是可再生资源， 整个循环过程由于光合
作用吸收CO2 而使CO2 的排放量几乎为0， 这样， 利用生物质制氢从经济上和环境上的
综合考虑， 就已经比天然气重整更有优势了.
Biomass feed to gasifier (tonnes/day)
Hydrogen Cost ($/GJ)
500 1000 1500 2000
5
6
7
8
9
10
11
Natural gas $3/GJ
Natural Gas $4.5/GJ
10.23
8.74
7.76
8.76
7.54
6.67
5.85
7.46
Bagasse
Switchgrass
图2. 生物质制氢与天然气制氢经济性的比较
Fig. 2. Comparison of hydrogen cost between biomass
gasification and natural gas steam reforming
以上分析的利用生物质高温裂解和气化制氢适用于含湿量较小的生物质， 含湿量高
于50%的生物质可以通过光合细菌的厌氧消化和发酵作用制氢， 但目前还处于早期研究
阶段， 效率也还比较低. 另一种处理湿度较大的生物质的气化方法是利用超临界水的特
性气化生物质， 从而制得氢气.
3.3. 生物质超临界水气化制氢
流体的临界点在相图上是气-液共存曲线的终点， 在该点气相和液相之间的差别刚
好消失， 成为一均相体系. 水的临界温度是647K， 临界压力为22.1Mpa， 当水的温度和
压力超过临界点是就被称为超临界水.在超临界条件下， 水的性质与常温常压下水的性
质相比有很大的变化.
在超临界状态下进行的化学反应， 通过控制压力， 温度以控制反应环境， 具有增强
反应物和反应产物的溶解度， 提高反应转化率， 加快反应速率等显著优点， 近年来逐渐
得到各国研究者的重视 [45，46]. 在超临界水中进行生物质的催化气化， 生物质的气化
率可达100%， 气体产物中氢的体积百分比含量甚至可以超过50%， 并且反应不生成焦
油， 木碳等副产品， 不会造成二次污染， 具有良好的发展前景. 但由于在超临界水气中
所需温度和压力对设备要求比较高， 这方面的研究还停留在小规模的实验研究阶段. 我
国也只进行了少量的研究， 比如西安交大多相流实验室就研究了以葡萄糖为模型组分在
超临界水中气化产氢， 得到了95%的气化效率 [47]. 中科院山西煤炭化学研究所在间隙
式反应器中以氧化钙为催化剂的超临界水中气化松木锯屑，得到了较好的气化效果.
到目前为止， 超临界水气化的研究重点还是对不同生物质在不同反应条件下进行实
验研究， 得到各种因素对气化过程的影响. 表3 总结了近几年对生物质超临界水气化制
氢的研究情况. 研究表明， 生物质超临界水气化受生物质原料种类， 温度， 压力， 催化剂，
停留时间， 以及反应器形式的影响.
表3. 近年来关于生物质超临界水气化制氢的研究
Table 3
Recent studies on hydrogen production by biomass gasification in supercritical water
conditions
Feedstock Gasifier type Catalyst used Temperature and
pressure
Hydrogen yield References
Glucose Not known Not used 600oC， 34.5Mpa 0.56 mol H2/mol of feed
Glucose Not known Activated carbon 600 oC， 34.5Mpa 2.15 mol H2/mol of feed
Glucose Not known Activated carbon 600 oC， 25.5Mpa 1.74 mol H2/mol of feed
Glucose Not known Activated carbon 550 oC， 25.5Mpa 0.62 mol H2/mol of feed
Glucose Not known Activated carbon 500 oC， 25.5Mpa 0.46 mol H2/mol of feed
[48]
Glycerol Not known Activated carbon 665 oC， 28Mpa 48 vol%
Glycerol/methanol Not known Activated carbon 720 oC， 28Mpa 64 vol%
Corn starch Not known Activated carbon 650 oC， 28Mpa 48 vol%
Sawdust/corn starch
mixture
Not known Activated carbon 690 oC， 28Mpa 57 vol%
[49]
Glucose
Tubular reactor KOH 600 oC， 25Mpa 59.7 vol% (9.1mol
H2/mol glucose)
Catechol Tubular reactor KOH 600 oC， 25Mpa 61.5 vol% (10.6mol
H2/mol Catechol)
Sewage Autoclave K2CO3 450oC， 31.5-35Mpa
47 vol%
[50]
Glucose Tubular reactor Not used 600 oC， 25Mpa 41.8 vol%
Glucose Tubular reactor Not used 500 oC， 30Mpa 32.9 vol%
Glucose Tubular reactor Not used 550 oC， 30Mpa 33.1 vol%
Glucose Tubular reactor Not used 650 oC， 32.5Mpa 40.8 vol%
Glucose Tubular reactor Not used 650 oC， 30Mpa 41.2 vol%
Sawdust Tubular reactor Sodium
carboxymethylcellulose
(CMC)
650 oC， 22.5Mpa 30.5 vol%
[47]
生物质的主要成分是纤维素， 木质素和半纤维素. 纤维素在水的临界点附近可以快
速分解成一葡萄糖为主的液态产品， 而木质素和半纤维素在34.5 Mpa， 200-230oC 下可以
100%完全溶解， 其中90%会生成单糖. 将城市固体废弃物去除无机物后可以形成基本稳
定， 均一的原料， 与木质生物质很相似. 由表可见， 不同的生物质原料， 其气化效率和速
率也有所不同. 温度对生物质超临界水中气化的影响也是很显著的. 随着温度的升高，
气化效率增大. 压力对于气化的影响在临界点附近比较明显， 压力远大于临界点时， 其
影响较小. 停留时间对气化效率也有一定影响， 研究表明， 生物质在超临界水中气化停
留时间与温度相关， 不同的温度下有不同的一个最佳值. 使用催化剂能加快气化反应的
速率. 目前使用的催化剂主要有金属类催化剂， 比如Ru， Rh， Ni， 碱类催化剂， 比如KOH，
K2CO3， 以及碳类催化剂 [51，52]. 反应器的选择也会影响生物质气化过程， 目前的反应
器可以分为间歇式和连续式反应器. 其中间歇式反应器结构简单， 对于淤泥等含固体的
体系有较强适应性， 缺点是生物质物料不易混合均匀， 不易均匀地达到超临界水下所需
的压力和温度， 也不能实现连续生产，. 连续式反应器则可以实现连续生产， 但反应时间
短， 不易得到中间产物， 难以分析反应进行的情况， 因此今后需要进行大量的研究， 研
制出更加有效的反应器以及寻求不同生物质在不同参数下的最佳气化效果， 实现高效，
经济的气化过程.
4. 其他制氢技术
除热化学方法外， 生物质还可以通过发酵的方式转化为氢气和其他产物. 此外，
微藻等水生生物质能够利用氢酶(Hydrogenase)和氮酶(Nitrogenase)将太阳能转化为
化学能-氢. 这些生物制氢技术具有良好的环境性和安全性， 但还处于早期的研究阶段，
制氢基理还未透彻理解， 尚需大量的研究工作.
太阳能半导体光催化反应制氢也是目前广泛研究的制氢技术. TiO2 及过渡金属氧化
物， 层状金属化合物如K4Nb6O17， K2La2Ti3O10， Sr2Ta2O7 等， 以及能利用可见光的催化
材料如CdS， Cu-ZnS 等都经研究发现能够在一定光照条件下催化分解水从而产生氢气.
但由于很多半导体在光催化制氢的同时也会发生光溶作用， 并且目前的光催化制氢效
率太低， 距离大规模制氢还有很长的路要走. 尽管如此， 光催化制氢研究仍然为我们
展开了一片良好的前景.
5. 制氢技术总结以及在香港的应用前景
前面讨论了利用可再生资源制取清洁燃料-氢的各项主要技术. 这些技术的特点，
经济性， 环境和安全方面的特点总结于表4.
表4. 利用可再生资源制氢技术比较
Table 4. Characteristics of candidate hydrogen production technologies
PV-Electrolysis Wind-Electrolysis Solar Thermochemical Cycle Biomass Conversion
Development
status
PV technology almost mature，
electrolysis mature，
Some demonstrations of
PV-electrolysis system been done
Wind system mature， electrolysis mature，
wind-electrolysis demonstration needed
R&D Pyrolysis and gasification R&D， biological
processes at early R&D
Efficiency PV efficiency:
First generation， 11-15%，
Second generation， 6-8%
Solar to hydrogen around 7%
36% from wind to hydrogen， assuming wind
to electricity efficiency of 40% and
electrolyzer 90%
29% for Zn/ZnO cycles Conversion ratio up to 100% can be
achieved for gasification， efficiency of
10% for biological processes
Economic
consideration
Hydrogen cost about US$40-53.73/GJ
depends on the PV type， the size
Hydrogen cost about US$20.2/GJ，
corresponding to 7.3cents/kWh
US$0.13-0.15/kWh， equivalent to
US$36.1-41.67/GJ
US$6.67-17.1/GJ for thermochemical
conversion depends on biomass types，
capacity size， for biological processes，
remain to be demonstrated
Environmental
consideration
Almost no pollution emission during
operation， energy consumption
intensive during construction， disposal
of hazardous materials
No pollution during operation， construction
energy consumption intensive， some noise
during operation
Emission of hydrogen sulfide， use and
disposal of metal oxide， reactors
Whole cycle CO2 neutral， some pollution
emission during the stage of constructing
reactors
Safety
consideration
Handling hazardous materials during
fabrication， short circuit and fire during
operation， but not significant
Relatively safe， a little danger exist during
maintenance
Operating at high temperature， risk of
explosion exists; leakage of hydrogen
sulfide
Operating at high temperature， explosion
may occur
由表可见， 生物质气化技术和风能-电解制氢技术具有良好的经济性. 对于环境的污染
以及危险性也相对较小， 极具发展前景， 可以作为大规模制氢技术. 而光伏-电解水技
术则目前还未显示出经济优势. 但由于太阳能资源丰富， 在地球上分布广泛， 如果光
伏电池的效率能进一步提高， 成本能大幅降低， 则是未来很有潜力的制氢技术. 太阳
能热化学循环也是可行的制氢技术， 今后的发展方向是进一步降低分解产物的能量损
耗以及发展更为经济的循环.
香港地少人多， 没有自己的煤， 石油， 天然气， 也没有大规模的农业， 所有能源
目前都依赖进口. 但香港具有丰富的风力资源和充足的太阳能资源， 利用可再生资源
部分解决香港的能源问题是一条值得探讨的思路.
香港总人口681 万， 总面积2757km2， 其中陆地面积1098 km2， 海洋面积1659 km2.
但香港绝大多数人口集中在港岛， 九龙等面积较小的市区， 而新界很多区域以及周边
岛屿则人口较少. 由于香港地处北回归线以南， 日照充足(13MJ/m2/day)， 风力强劲
(>6m/s)， 具有很大的发展可再生能源的潜力. 简单计算可知， 如果将香港所有陆地面
积安装上效率为10%的光伏电池， 则年发电量可达144.7TWh， 这相当于香港1999 年电
消耗量35.5TWh 的4 倍! 这说明发展光伏技术在香港有很大潜力. 考虑到香港市区人
口稠密， 可以考虑将光伏电池安装在周边岛屿发电， 通过电解槽制氢. 由于光伏-电解
水成本很高， 这一技术还难以大规模应用， 如果光伏成本能大幅度降低， 则在香港发
展光伏制氢具有非常诱人的前景. 另外， Li(2000)[53]进行了在香港发展海上风力发电
的可行性研究. 研究表明， 利用香港东部海域建立一个11 × 24 km 的风力发电机组， 可
以实现年发电2.1 TWh， 这相当于香港用于交通的能源的10%. 此外， 香港周边岛屿，
如横澜岛等， 平均风力都在6.7 m/s 以上， 在这些岛屿发展大规模的风力机组也是值得
进一步探讨的问题. 除此之外， 香港每年产生的大量有机垃圾， 也可以通过气化或热
解制氢. 这些技术在香港的成功应用还需要更深入的研究， 本文不作深入探讨.
6. 小结
本文综述了目前利用可再生资源制氢的主要技术， 介绍了其基本原理， 也涉及到
了各项技术的经济性和环境以及安全方面的问题. 对各项制氢技术进行了对比分析，
总结出利用风能发电再推动电解水， 以及利用生物质的热化学制氢具有良好的经济性，
对环境的污染较小， 技术成熟， 可以作为大规模制氢的选择. 利用光伏-电解水技术具
有诱人的发展前景， 但目前还未显示出其经济性. 而太阳能热化学制氢则处于研究阶
段， 还难以用于大规模制氢. 香港具有比较丰富的可再生资源， 利用风力发电和有机
废物制氢是可行的制氢技术， 而光伏电池还需要大量研究以进一步降低成本. 尽管还
有大量的研究和更深入的分析要做， 利用可再生资源制氢以同时解决污染和能源问题
已经为我们展开了一个良好的前景.
致谢:
本文属项目， 该课题受香港中华电力公司(CLP)及香港
特别行政区政府资助， 在此表示感谢!
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第5篇：可再生资源回收前景范文
关键词：生态建筑；建筑设计；生态理念
1、生态建筑的发展前景
生态建筑是可持续发展理念的重要体现之一，具有节约能源、保护环境等众多作用。生态建筑作为工程新时代下的产物，在此期间，工程师对此进行了深入研究和实践，在人、自然和建筑三者的关系建立中，寻找以人为本，绿色建筑的立足点，并且提出生态建筑工程的规划设计方案，并通过此方法对建筑工程的发展做出贡献。所以，生态建筑的空间设计在建筑节能以及技术开发方面有很大的进步空间，需要人们在建筑实施过程中根据实际需要进行选择和利用，在实践中探索出积极的、可适用的生态建筑发展道路，我国在几千年前就已将植物和地形，地貌，建筑设计融合在一起研究了，在日益发展的高科技城市中，建筑绿色景观或者是亭台楼阁是很有艺术价值和经济价值的。根据我国的基本国情，随着人口和生产高度的集中状况来说，提高生态环境住宅的设计理念逐渐被人们所接受，同时，建筑设计的品质也有所提高，在新型的生态设计方面，要遵循生态优化的原则与可持续发展战略很重要，所以将植物建筑放在新型生态建设发展规划中，是个重要的标志性经济绿色工程。
2、生态建筑的特点
从建筑设计的角度看，生态建筑主要表现为：采用多种绿化方式以改善周围小气候，采用大跨度轻型结构以增强空间的适应性。生态建筑的设计，应该具有以下几个方面的特点：整体、全面地考虑设计区域内部与外部环境关系；强调人与环境的和谐共存，不可分割；建筑材料尽量使用天然材料，尽量使用天然能源与再生能源；采用节能技术和防治污染措施；宅址选择远离污染源；尊重设计地段内的土地、环境及植被的特点，因地制宜；建筑产品体现出生态文化与艺术的内涵；设计过程中的多学科综合性。
3、生态建筑的设计原则
3.1实现建筑与自然的和谐发展
生态建筑设计最主要的理念是要坚持建筑和自然的结合，使人的行为与自然的发展相协调。首先在进行建筑施工之前建筑师要秉承生态的理念，准确地意识到建筑和自然环境是一体的，而不是相互对立的，建筑属于自然环境的一部分，在建筑的过程中要时刻留意和保护自然环境的状况。
3.2实现可再生资源的高效利用
随着社会经济的发展，我国的城市建设进程不断加快，从而使得城市可用于建筑的土地资源也越来越少，而为了将城市土地资源尽最大限度的开发利用，在当前的建筑中合理的增加建筑的层数和将建筑往地下发展就显得尤为重要。并且随着建筑行业的发展，在各当前的建筑工程中各种先进的施工技术和施工设备层出不穷，从而为生态建筑建设创造了有利条件。在城市建筑建设的过程中，可以通过对可再生资源的高效利用，减少对不可再生资源的利用，从而才能够有效地实现生态建筑的建成。与此同时，在实际的建设过程中，还应该注意避免能源资源的浪费，从而不仅有利于促进生态建筑的建设，同时还有能够为开发商节约大量的成本。
3.3生态建设需要体现地方色彩
任何一个地区的建设都是以当地的自然环境为基础，因而生态建筑设计需要彰显地方特色，并且要在详细深入的分析当地的气候、地理、文化习俗的基础上实施建筑设计。此外还要将当地的可持续性的能源分布情况考虑在内，比如当地的建筑材料以及其他各种限制性因素。
4、生态建筑设计方法
4.1减少建筑物的能量消耗
高效无污染首先考虑的便是如何降低建筑物的能量消耗。为此，设计人员应当以当地的气候条件为依据，设计合理的建筑方案。建筑群落的布局、朝向、体型的选择要能充分利用当地的气候条件，并且营造良好的建筑群的微型气候。就建筑群的朝向而言，一般以朝南或偏南为主，但设计师必须根据实际情况选择合理的朝向；就布局而言，考虑到建筑物内的风压对空气流通的作用，建筑群的平面布局应当错落有致，同时考虑到夏季季风的渗透，竖向布局宜将较低的建筑布置在夏季迎风面的前端。
4.2采用新能源
为了尽可能少减少对不可再生资源使用，除了要减少建筑物的能量消耗之外，还需要重视对可再生能源，如太阳能、风能、地热能的利用，目前比较成熟的是太阳能利用技术。
4.3加强环境绿化
在生态建筑设计中，一定要注重环境的绿化设计，创造出良好的局部微气候。首先，在建筑群落周围，尽量不使用或少使用渗透性差的硬质铺地，尽可能多的铺设渗透性强的生态铺地，多种植绿化效果明显的乔木，扩大草坪面积。其次，建筑物的立面，对墙面、屋顶、阳台进行绿化。
4.4建筑材料的无害化
选择合适的建筑材料是生态建筑设计中重要的一环。为避免或减少建筑材料对环境的破坏，设计师首先应当设计出更为精确的结构，确定合理的层高以及建筑尺度，简化建筑的不必要的形体变化，以减少材料的使用量，并以建材特性为基础，使用先进的结构系统，减少房屋的能量消耗；其次，在材料的选择上，应避免使用对环境造成破坏，对人体有害有毒，生产、加工、运输过程中对能源消耗过大建筑材料，尽可能选用由再生原料制成的经久耐用并且可循环使用的生态建材。
4.5综合处理生活垃圾
在设计阶段，对生活垃圾的处理主要是对水的处理，总的原则是节约用水，这方面可以利用中水处理系统收集利用雨水并回收利用家庭内的生活废水作为生活中的非饮用用水，并经过过滤和消毒加以循环使用，这样可以节约大量的水资源。
5、建筑设计生态化趋势
面对当前的环境问题，关心人和自然问题的建筑师就生态建筑的探索已经达成共识，极力倡导和推广生态建筑。目前生态建筑具有两种发展方向。
5.1研究原生的生态建筑，探索现代生态建筑的发展之路
建筑从其形成开始，就是人类活动的内在机制与自然环境相互联系、相互作用的逻辑技术，包含了内在的“生态精神”。海德格尔的存在意义哲学体系中，定居是一个重要的概念。定居的关键在于场所而不是空间，人与场所的关系，以及场所与空间的关系均包含在人类居住场所中。人之所以定居是由于体验到了场所中人与自然和谐稳定的精神，可以称之为“场所的生态精神”，而当时的建筑则可以称之为“原生的生态建筑”。
5.2探索和运用新的生态技术，加快建筑的生态化
建筑的发展，已经从生物的进化走向了自觉的知识技术的进化阶段。根据萨克森的生态哲学，地球的进化分为三个阶段。第一阶段，从无机物向有机物的过渡，其进化的内因是原子、分子间的物理作用；第二阶段，是低级生命向高级生命的进化过程，这其中起作用的是遗传物质和自然选择；第三阶段，则是人类特有的知识技术进化的阶段。现代的工业技术改善了人们的生活水平，也给自然带来了一定的破坏，从而产生了生态技术。
结语
生态建筑设计的最终目标，是要实现建筑系统及建筑系统与周围的生态环境之间的良性循环。生态建筑作为一种先进的建筑形式，也具有非常广阔的发展前景和发展动力，随着可持续发展理念的深入人心，现代建筑往生态建筑发展是大势所趋。
参考文献
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第6篇：可再生资源回收前景范文
按照《蒙特利尔议定书》规定，我国将在2010年1月1日全面禁用氟利昂类物质，这可能意味着以后的空调新品不再有氟利昂的身影。在中国每年的空调销售量在5000万套，但其中只有十分之一是不使用氟利昂制冷的，而且每年有2000万套的老化空调成为二手产品。这些二手空调和有氟空调无疑给生态环境带来巨大压力。所以在此社会环境下，我设想通过对二手空调的回收来创造一个绿色的生活环境。以下是我的一些浅显的观点的想法。
商务部早于2006年开始推进试点城市废旧商品回收体系建设。截至2012年8月，全国共有31个省市获批再生资源体系建设示范试点。但是在城市的大街小巷，回收“游击队”仍然是回收旧家电的主力军，二手家电市场翻新电器依然畅销。对于消费者来说，要处理旧电器的时候根本不知道从哪里能找到正规的回收机构，而已经试点多年的回收体系更是看不见、找不到。这就在一定程度上阻碍了整体的产品换代效率和社会脚步的步伐。而二手空调在回收过程中如果体制不全，流程不顺，不仅会造成二手空调回流到用户家中的现象，更是对社会的长远利益造成损害。如果能从根源上解决二手空调改良整修是具有重大意义和深远作用的。
目前市面上在售的空调回收普遍采用 [1]R22（氟利昂）的制冷剂，格力、美的、海尔等空调回收企业已在高能效空调回收上启用一种新的制冷剂——R410A环保新冷媒来替代氟利昂类物质R22。R410A主要由氢、氟和碳元素组成，具有稳定、无毒等特点，由于不含氯元素，故不会破坏臭氧层。另外，采用R410A环保新冷媒的空调回收在性能方面也有一定提高。[2]减少环境污染和节约自然资源是绿色设计的根本目标，合理的回收再生方法会产生巨大的社会效益和经济效益。然而，目前全球的平均再生产率在75%-80%左右，大大低于其应达到的目的。造成回收困难的原因之一是缺少更有效的再生技术！在绿色设计中要从产品材料的选择、生产和加工流程的确定，产品包装材料的选定，直到运输等都要考虑资源的消耗和对环境的影响。以寻找和采用尽可能合理和优化的结构和方案，使得资源消耗和环境负影响降到最低。以下便是我对二手空调回收机绿色设计，再利用的畅想。
首先与有能力生产和改装无氟空调的空调公司进行合作和制定相关的商业计划。
在如今工业化进程越来越快的社会环境下，许多不可再生资源的不断减少甚至枯竭，在现有的资源环境下，如何合理利用，并建立可循环利用的成产方案，是整个中国乃至全世界为之努力研究的课题。绿色可回收设计是未来产品的发展趋势，于空调行业来说，绿色无氟空调的发展如火如荼。绿色、非物质设计可以节约大量淡水，减少环境污染，提高社会综合经济效益，并解决机械制造业的发展与环境、资源相矛盾的局面，建立新型的绿色可持续发展之路！
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注释：
第7篇：可再生资源回收前景范文
动植物油脂的主要成分是甘油三酸酯，通过酯交换法制备的脂肪酸单烷基酯，工业上应用主要是脂肪酸甲酯，俗称为第一代生物柴油。生物柴油是指天然油脂制备的柴油，也可以是其他柴油，若以动植物油脂为原料通过加氢裂解工艺生产非脂肪酸甲酯生物柴油，称为第二代生物柴油。若以脂肪酸甲酯为代表的生物柴油需达到“GB/T20828-2007柴油机燃料调合用生物柴油（BD100）”标准指标；若是非脂肪酸甲酯生物柴油需达到石化柴油相应的《轻柴油》（GB252-2000）技术要求指标。
一、第一代生物柴油发展现状及酯交换法工艺存在的问题
各种动植物油、草本植物油、木本植物油、动物油、废弃油脂（如地沟油、泔水油）、藻油等都可用来加工生物柴油。
生产生物柴油主要采用动植物脂类的可再生资源，能够通过各种催化和化学方法转化为适宜碳链长度的可再生液体燃料。目前利用油脂制备液体燃料的主要方法是酯交换法，经过多年的发展，酯交换法已形成比较完备的技术体系，在欧美国家主要以大豆油、菜籽油生产生物柴油，生产工艺相对成熟，产品质量稳定，已部分进入石油市场弥补石化柴油的不足。
我国不同于欧美国家，我国人多地少的国情，决定了生物柴油原料的发展应遵循“不与人争粮，不与粮争地”的原则，利用非粮作物和林木质物质生产生物质液体燃料。近期主要利用回收的废油脂生产生物柴油，目前已经形成产业，我国每年产废油脂的数量是巨大的，利用大中城市回收的废油及餐饮废油制备生物柴油，以此废油作原料可以降低生物柴油生产成本；又是综合利用工业废油及其他废油，使废物资源达到经济与环保的目的。
发展生物柴油产业可以增加一条由可再生资源生产清洁柴油的渠道，但是其瓶颈问题是产品的质量和价格，不能参与石油市场竞争，与石化柴油缺乏竞争力。所以积极开发降低生产成本，提高油品品质的研究，采用廉价的原料，通过技术创新、生产工艺进一步优化、改进、提高产物综合利用值，以获取低成本、高质量的生物柴油，是我国生物柴油生产技术的发展趋势。生物柴油生产工艺及采用原料可导致生物柴油生产成本有较大差异，在一定程度上限制了生物柴油技术的推广及应用，因此在制备工艺及配套装置上，着重研究适合各种不同的原料，特别是对于游离脂肪酸含量较高的油脂，如各种餐饮废油、地沟油、酸化油等，不能直接通过酯交换反应制备生物柴油而开发出比较适宜的技术先进适用和经济有利合理的工艺路线，不但能够增加新建生物柴油企业的经济效益，还能够推动生物柴油产业的大力发展，普及应用。
目前动植物油脂通过酯交换法制备的脂肪酸甲酯，即第一代生物柴油存有原料利用品种单一、工艺复杂、设备繁多、反应过程使用过量甲醇，后续工艺必须有相应的甲醇回收装置；能耗高、色泽深；油脂原料中的游离脂肪酸及水严重影响生物柴油的收率及品质；油脂中的不饱和脂肪酸在高温下容易变质，酯化产物难以回收；成本高，生产过程有废碱液、废酸液排放造成环境二次污染等问题。常规工艺制备的脂肪酸甲酯，由于自身性质决定的缺陷在实际应用中还存在一定的问题：如①低温流动性差，冷凝、冷滤点较高，不能在气候寒冷地区及冬季使用；②分子结构中含有氧官能团造成热值较低，通常比石化柴油低9%13%；③黏度较高，为5-10mm/s-1，在柴油中输送困难，使其供油不充分；④密度较高，为0.87-0.90cm3/g，易造成不完全燃烧；⑤储存稳定性差，容易发生氧化变质等问题。又因动植物油脂资源少、价格高，制约了生物柴油的实际应用及产业化的大力发展。
天津市迪创生物能源科技有限公司研发的“环保型提炼清洁液体燃料真空催化改质装置”是具有自主知识产权的生产第二代生物柴油的技术装置，解决了上述的这些问题。
二、第二代生物柴油转化机理
从总体来看，通过第一代酯交换工艺生产的脂肪酸甲酯，其对原料油品的要求较高，同时副产甘油，加大了产品分离的提纯难度，增加了生产成本，又由于第一代生物柴油在使用过程中的弊端，研究者们通过第一代生物柴油进行加氢脱氧，异构化反应，得到类似柴油的烷烃，形成了第二代生物柴油。与第一代生物柴油相比，第二代生物柴油具有优异的调和性质和低温流动性等特点，适用范围更广泛。国外已开始逐渐进入工业应用阶段，为生产超清洁柴油奠定了基础。在我国只停留在试验研究阶段，迄今为止还尚未有进入工业化生产的企业，第二代生物柴油是未来生物柴油的主要发展方向。
动植物油脂作为可再生资源，由于其结构特点中含有与柴油相似的脂肪酸长碳链，使其作为石油资源的替代品成为可能。
废油脂的主要成分还是动植物油的成分，动植物油中所含的脂肪酸（无论是饱和或不饱和）绝大部分为偶碳直链的，主要脂肪酸有C12、C14、C16、C18、C20和C22等几种，其他的脂肪酸含量很少，这些脂肪酸链长度与柴油碳数非常接近，这也是作为生物柴油的重要依据，而长碳链在高温条件下会发生分解、断链、产生小分子烃类。动植物油脂通过热裂解、催化裂解和催化加氢可得到烃类产物，能有效地利用油脂结构的特点，作为石化原料的补充，生产小分子的烃类等有机化工原料，或转化为新型燃料——生物柴油。这为废弃油脂的资源化利用又开拓了新的途径。
催化加氢裂解的过程是石油化工行业常用的工艺过程，对提高原料的加工深度，合理利用石油资源、改善油品质量，提高轻油收率等具有重要意义。第二代生物柴油利用催化裂解技术进行加氢处理，从而得到与柴油相似的烷烃。
动植物油脂的主要成分是脂肪酸甘油酯，在催化加氢条件下，甘油三酯、单甘酯及羧酸在内的中间产物，经加氢脱羧基、加氢脱羰基、加氢脱氧反应生成正构烷烃的最终产物是C12-C24正构烷烃，副产包括丙烷、水和CO、CO2。由于正构烷烃的熔点较高，使得所制备的生物柴油的浊点偏高，低温流动性差，再通过加氢异构化反应，将部分或全部正构烷烃转化为异构烷烃，从而提高其低温使用性能。
催化加氢裂解是指在高温、高压、有氢气存在的条件下进行加氢裂化，催化加氢裂解能够得到高品质的燃料油，其燃油性能甚至超过常规的石化柴油，但是加氢过程使用高热值氢气，自身就是高热值燃料，将其转化不可燃烧的水，不仅操作成本高，也是一种资源的浪费。目前在我国经济上可行制备生物柴油的主要原料是高酸价油脂、废弃动植物油脂，分布相对分散，原材料集中相对困难，而且设备投资大，比较适宜石化炼油企业大规模生产。因此该法在我国近期还不太适用，高温、高压、催化剂昂贵，不适宜中小型规模的企业采用。
三、供氢催化裂解改质工艺生产第二代生物柴油技术的先进性
催化加氢裂解是一种有应用前景的油脂转化燃料油技术，即生产第二代生物柴油的技术。是将生物油脂通过供氢催化裂解改质制备生物液体清洁燃料，是开发生物柴油替代燃料的又一条途径，是一种新能源的生产方式，与目前第一代生物柴油的酯交换法制备工艺相比较有其独有的优势。
根据中华人民共和国第200920151218.8专利，名称“环保型提炼清洁液体燃料真空催化改质装置”的实用新型专利技术，授权公告日：2010年1月27日，生产第二代生物柴油。该项专利技术被国家知识产权局评为“2011年度10项优秀专利”。
该装置是应用第二代生物柴油的转化技术提高油品质量的装置，克服了第一代生物柴油现有技术存在的生产成本高、工艺过程复杂，对环境造成二次污染的缺点；又因动植物油资源少、价格高，制约生物柴油的实际应用及产业化的大力发展。而第二代生物柴油研究的重点是扩大油脂资源和其他可利用资源的应用范围，根据原料的性质，提炼清洁液体燃料真空催化改质的转化方法和提高生物柴油油品品质的技术。
该装置是采用先进的催化裂解技术，将裂解釜中液相悬浮床流态化与精馏塔固定床催化改质提炼燃油耦合同一装置体系，将二步联产法工艺改为一步分流法，简化工艺流程，减少中间环节，有利于节能和节省设备投资；采用催化裂解、改性提质、技术先进适用，经济有利合理，从而获得符合国标的高品质清洁液体燃料。催化加氢脱氧，降低生物柴油的氧含量，提高其能量密度；加氢异构化，提高油品低温性能，同时保持高十六烷值、辛烷值，避免了传统工艺酯交换法的缺点。
采用供氢催化裂解改质是运用本装置的核心技术，是第二代生物柴油新的一种转化方式。本项目的供氢催化裂解技术不同于高温热裂解、催化裂解和催化加氢，有自己独有的优势。其特点是：在废油脂中加入一定量的具有供氢效果的化合物，也能起到氢气存在的同样效果，这些化合物能在热反应过程中提供活性氢自由基，有目的地抑制自由基缩合，从而提高裂化反应的苛刻度，增加中间馏分油产量。供氢催化裂解是在常规裂化工艺基础上加入具有供氢效果的溶剂，使反应过程中液体供氢剂释放出的活性氢与生物油脂热解过程中产生的自由基结合生成稳定具有协同效应的低分子，从而抑制自由基的缩合，可提高热裂解反应的速率，防止结焦，增加轻馏分汽油和中间柴油馏分的收率。
塑料是碳氢化合物，塑料裂解油中含有大量氢原子，H/C原子比相对较高，加热时挥发分也比较高，为了获得廉价的氢气，废塑油、橡胶油与废油脂加热共熔裂解，富有优势互补的协同效应，富含氢的塑胶中含氢基团在反应过程中会向动植物油裂解产物进行加氢转移，塑胶裂解油在油脂裂解中起着供氢作用，是主要的供氢者，油脂中的含氧化合物最容易加氢脱氧，很快反应生成烃和水，同时伴随脱羧基、脱羰基、异构化反应实现加氢裂解，使动植物油裂解为柴油，少量汽油馏分，具有很高的十六烷值、辛烷值和较低的硫含量和芳烃，可单独使用或与柴油任一比例掺合使用，是一种优质的石化燃料的替代品。该技术已在天津中试装置进行中试，其产品能达到国标要求指标，技术成熟。由于利用垃圾中的废料为原料，原料易得且价廉，既减少对环境的污染，又能获得可利用的丰富资源，生产成本较低，有巨大的经济效益和环境效益，目前在石油燃料市场竞争中有很强的竞争力。
供氢催化裂解工艺与酯交换工艺技术对比其先进性是：
1 用于制备生物柴油的原料：酯交换工艺对其原料中游离脂肪酸的质量分数要求最为苛刻，无论任何油脂都要进行脱酸、脱胶处理；供氢催化裂解工艺对原料中的游离脂肪酸要求最低，大部分油脂不需要脱酸、脱胶就可作原料使用，从而减少了脱酸、脱胶质对油的损耗，扩大了对原料的使用范围，更加适合我国生物柴油原料来源广、适用性强、性质不稳定和游离脂肪酸质量分数高的现状。该法具有很好的工业前景。
2 酯交换工艺合成的脂肪酸甲酯中含有氧和各种杂质，同时由于脂肪酸甲酯在化学组成方面不同于石化柴油，不能长期储存，在其与油接触时会使油污染，酯交换工艺合成的脂肪酸甲酯虽然低硫、低芳烃，符合其清洁柴油发展方向，但其比重大、热值低、稳定性差，不能扩大柴油产量和清洁油品升级换代，只能低比例与石化柴油混合使用，从而限制在石化柴油中的大量应用；而供氢催化裂解工艺制备的生物柴油低硫、低芳烃，符合清洁柴油发展方向，同时产品的比重小、热值高、稳定性好、低温性能好，可适应多种环境条件，全年都可使用，即使在-20摄氏度以下气温极低地区也能够使用。因此，供氢催化裂解工艺不仅成为生物柴油发展的主要方向，而且也是为将来石化柴油提供升级换代的途径。
3 供氢催化裂解法与酯交换法制备生物柴油相比，催化裂解的产物组成发生了根本变化，通常得到的是烷烃、烯烃、羰基化合物、脂肪酸的混合物，由于这些化合物的物化性质与柴油十分接近，发热值、黏度、密度、闪点、馏程等主要指标都能达到国标无铅汽油和轻柴油相应的指标要求。
4 供氢催化裂解工艺不需要对原料进行脱酸、脱胶质等预处理步骤，没有副产物甘油和甲醇回收的问题，只存在裂化一道工序，工艺设备简单，生产用工、设备投入、原材料成本大为减少，在生产成本和燃油性能上占有优势，在现有技术及目前石油市场竞争中，在没有国家政府现行政策资金补贴的情况下仍具有很强的竞争力。
5 采用悬浮床流态化反应器、固定床塔式反应器、隔板节能精馏塔、管式加热炉及自动排渣装置系统连续化生产，副产品回收利用，无“三废”污染物排放，是一种清洁生产工艺。
四、第二代生物柴油发展前景
生物柴油作为一种可再生与环境友好的清洁燃料，将成为石油燃料油的理想替代能源。目前使用的生物柴油是常规酯交换法制备的第一代生物柴油，即以油料作物、油料植物和工程微藻等水生植物油脂、动物油脂及餐饮地沟油等为原料通过酯交换工艺生产脂肪酸甲酯（FAME），生产过程中同时副产甘油。这一技术比较成熟，已部分进入市场弥补石化柴油的不足。在第一代生物柴油的基础上，第二代生物柴油是以动植物油脂为原料通过催化加氢裂解工艺生产的非脂肪酸甲酯生物柴油。与第一代生物柴油相比，第二代生物柴油具有优异的调和性质和低温流动性能等优点，明显优于第一代脂肪酸甲酯，适用范围更加广泛，是未来生物柴油的主要发展方向。目前国外第二代生物柴油已经进入工业生产和应用阶段，为生产超低硫清洁柴油奠定基础。从目前来看，植物油作为石油替代资源的成本较高，因此植物油的开发利用受到制约。但是从长远来看，由于石油资源不断减少以及日益严格的环保要求，开发可再生的绿色替代能源是必然趋势。我国每年的废食用油和其他碳氢废油的资源十分丰富，这也比大豆油、菜籽油便宜很多，利用废弃动植物油脂和碳氢废油生产第二代生物柴油，清洁汽油，认真提高废油资源的综合利用，符合循环经济发展思路，不仅对于缓解燃油的紧缺局面起到了一定的补充作用，而且对于新增企业经济效益和环境效益将是巨大的。
据测算，该项目投资500万元即可投产。按全年生产生物柴油产品10000吨，所需原料为12500吨，料油市场价格按其平均价格4800元/吨计算，年净利润总额可达1211.90万元，投资利税率可达21.78%，投资回收期为半年。另外，本项目有较强的抗风险能力。正常生产年份以生产能力利用率表示的盈亏平衡点为12.86%。计算表明，当项目正常生产年份的生产能力利用率达12.86%时，可不亏不盈，即当年生产第二代生物柴油1286吨，即可保本。发明人冯善茂表示，他本人以及他所在单位愿意向广大企业和个人提供技术合作与咨询。
五、联手共创，打造生物柴油低碳时代
第二代生物柴油的发明人冯善茂及他的研发单位天津市迪创生物能源科技有限公司是拥有可再生生物质能源自主知识产权的科技型企业，从20世纪90年代初就从事可再生能源生物液体燃料的研究，不用国家一分钱，将自己的经济收入全部投入到科学研究工作中，在坚持不懈的努力下，取得多项发明成果，在生物液体燃料中相继发明了①“环保型生产生物柴油的酯化装置”（ZL200620149130.2）、②“节能环保型生物柴油粗酯精制装置”（ZL200820136768.1）、③“环保型提炼清洁液体燃料真空催化改酯装置”（ZL200920151215.8）等，其中①、②两项专利技术在2009年第9届香港国际专利发明博览会上均荣获发明金奖；“节能环保型生物柴油粗酯精制装置”的学术论文（成果）在2010年国际交流评选活动中被评为“世界重大学术思想特等奖”；“环保型提炼清洁液体燃料真空催化改酯装置”（ZL200920151215.8），该项专利技术被国家知识产权局评为“2011年度10项优秀专利”。上述3项专利是针对现有技术存在的不足，并根据国内、国外比较成熟的工艺，经过多年的科学研究与实验而研制开发出具有节能环保、产业延伸、生产链接的生物柴油配套技术与装置。根据当前我国能源的紧缺状况，燃料油品的市场需求及用户生产者的要求，生物柴油升级换代的第二代生物柴油应运而生，为了使生物柴油新兴产业持续发展，实施产、学、研结合，天津市迪创生物能源科技有限公司与山东潍坊春泉环保设备有限公司已签订长期合作合同，建立“资源综合利用科研实验基地”，加快生物质燃料的研发与设备开发，加快适用技术的专利转化，使生物柴油新兴产业健康稳步发展。充分发挥山东潍坊春泉环保设备有限公司制造压力容器与设备的专有技术与优势，专业生产生物柴油与生物质炼化的专用设备。中国首套第二代生物柴油的全整套的中试炼化设备，在山东潍坊春泉环保设备有限公司投资、加工落成，已于今年5月试车投产，这标志我国第二代生物柴油生产技术开发成功，首套装置在山东落成投产。
该装置，采用供氢催化、裂解改质生产低凝生物柴油的工艺，装置适用范围广泛，既可用植物油、动物油又可用废弃油脂、废机油、废塑料油及石化炼厂的废料，经过裂解改质后都可转化为替代石油的燃料油品。
第8篇：可再生资源回收前景范文
主要著作有《中国市场木材及木制品采购指南》（主编）、《当代中国物资流通――木材部分》、《中国商品大辞典――木材分册》、《物资管理使用手册――木材部分》、《中国木材流通问题研究》（获国内贸易部科技进步三等奖）等，并参与编写国家计委主持的《中国全面节约战略、规划和对策研究》（获国家科技进步三等奖）工作、全国高校物资专业教材《木材商品学》（获内贸部高校教材三等奖）的主审等。
2008年，对中国、对世界都注定是不平凡的一年。这一年里，我们目睹了人民币的不断升值，看到了世界原材料、能源、劳动力等各项成本的增加。在国内，木材市场本身接近疲软，同时出口关税政策又进行调整；在国外，美国的次贷危机影响着中国木材市场的终端销售，欧盟则实行强化贸易壁垒的反倾销政策；此外，越南、印度、俄罗斯等国家的木材出口政策调整很大程度上制约着中国的木材市场的原料供应。面对种种不利因素，中国木材市场该何去何从？这正如中国木材流通协会会长――朱光前先生所言：“木材行业重新洗牌的时机已经成熟，相关企业提升内功的层次开始体现。”对于木材行业而言，可以说是“祸兮福之所倚”。
中国木材市场
――差强人意，低迷中寻求突破
记者：朱会长，关于中国木材交易市场的现状，你能否为我们做一些简单的介绍？
朱会长：从世界范围来讲，中国木材市场处于中间的加工、制作环节。中国用于生产建设的木材资源特别是大径优质木材主要来自于进口，大概占40%左右，这其中包括热带地区的阔叶林，北温带地区针叶林等。同时，国内的人工林资源也有很好的发展前景。
我国规模较大的木材市场主要包括：上海东华环球木业建材交易市场、上海福人林产品批发市场、北京东坝木材市场、山东德州木材市场、广东鱼珠国际木材交易市场以及东莞地区木材夹板市场等。由于木材市场本身是以原木、板材、人造板为基础的，而木制品主要为木家具、木门、木地板和木皮等，所以中国的木材市场很大一部分是面向家具业、地板业。例如广东、上海，家具业、地板业十分发达，很多生产厂家、经销商经常集中来这里采购。
记者：也就是说，家具市场越发达的地方，相应的木材交易市场也就越发达？
朱会长：对，我国的家具市场大部分在沿海地区，特别是珠江三角洲和长江三角洲。所以，这些地方的木材市场氛围就要活跃些，其中广东东莞的大岭山镇被称做“中国家具出口第一镇”。但这些地区在进行产业调整，木材产业有被弱化的倾向，相比而言，目前东北和西北地区的木材市场较弱。不过，伴随着振兴东北、西部的大开发以及东北和西部地区的劳动力资源、原料供应等优势，木材产业和木材市场有向东北和西部转移的趋势，应该有较好的发展空间。
记者：近来美国发生的次贷危机，这对中国木制品出口企业以及整个木材市场产生了巨大的冲击，木材市场应该如何应对和解决这个问题？
朱会长：我国木制品的出口销售地主要是北美、西欧等发达国家。以往，我们利用自身的优势，包括资源成本低、劳动成本低，以及国家的优惠政策，使我们在加工、制作这环节中获利颇多。但是，受今年全球经济不景气，特别是美国次贷危机的影响，中国木材市场受到不小的冲击。从根本上说，全球经济必然会逐步走向一体化，而我国的部分木制品生产企业不能单一的依赖出口市场，靠赚取少量的加工费而艰难生存。新一轮的经济发展大潮，短时期内会对我国的生产企业带来阵痛与冲击，但这种不利因素绝对不会是致命的。我们要清醒地认清经济现状，积极应对，转变观念，特别是要顺应形势，灵活转变经济增长的方式。随着人民币升值，国家逐步减少甚至取消出口退税，加上原材料的趋紧，能源的紧缺，国内工业用地涨价以及企业用工成本的大幅度提高，激烈的市场竞争，必然预示着行业的重新洗牌，优胜劣汰的法则会进一步凸显。在这样的背景下，我们要加大产品研发力度、品牌和销售渠道的建设，认真研究国内市场的需求，现在是危机与希望共存。有远见、有超前意识的企业应该敏锐地抓住市场机遇，力求寻找新的竞争突破口，在创新中求发展。
木材的节约
――要在利用中得以深化
记者：对于有限的森林资源来讲，我们应该怎样平衡把握木材的使用和节约呢？
朱会长：我们提倡科学合理地多利用木材，而不是限制木材的使用。为什么呢？因为木材是可再生资源，只要政策合理、管理得当，木材是取之不尽、用之不竭的常青资源。只有通过利用它，通过市场的作用，才能促使造林业的可持续发展。现在要求保护森林，甚至要求任何木材都不能使用，事实上，森林利用太少的话，就没有一定的经济利益，从而老百姓就失去了造林的积极性。当前世界木材资源的增长量，完全可以满足人类生产生活的需求，不会出现木材资源越用越少，将来无材可用的情况。中国有很多地方，包括江苏、广东等地区的木材工业很发达。在江苏的苏北地区，20世纪80年代森林覆盖率仅为2%。现在江苏苏北和山东交界处有着中国最大的胶合板生产基地，这就促进了当地杨树种植的快速发展，因为胶合板以杨木为纤维板，所以老百姓种树的积极性很大。现在的苏北地区森林覆盖率超过30%，连村庄都隐藏在绿荫里。在苏北的农田里，形成了一种杨树套种麦子的特色种植模式，每亩收益在900～1000元左右，而且速生杨只要6～7年左右就可以利用。这就说明，通过不断地利用木材，经市场作用，可以再促进造林业的发展。
记者：您的观点与现在的主流观点完全不同，我们所知道的是国家有关部门，包括一些环保组织都在提倡保护森林。您觉得这是一种观念上的误导么？
朱会长：我打个比方：对于一次性筷子不能使用这个观点，我就认为是一种误导，因为一次性筷子是以林区的小材、次材和速生杨为主要原材料的，不是以原始森林木材为原料。如果把一次性筷子的企业消灭了，一是减少了就业，二是减少了对木材的综合利用，打击了速生杨市场。其实解决一次性筷子问题的关键是集中回收，再次利用一次性筷子，比如说用它来造纸等。不是说把行业和市场消灭掉。再比如说限制“用纤维板做包装盒”，是不可取的观点，实质上超薄纤维主要是用来做包装盒的，如果把这个都忽略的话，将会影响纤维板和杨树桉树造林的发展。
另外，从世界范围来谈森林资源，也存在一种误区。世界总的森林资源不是越来越少，而是相对平衡的。森林资源减少，主要是指热带雨林的减少，包括南美洲、东南亚、非洲地区，而广大的温带地区，比如俄罗斯、美国、加拿大、欧洲等国，其森林面积是增加的。其实热带雨林的破坏，主要是毁林开荒和非法采伐导致的，这大概占有80%～90%左右，工业用材占很少一部分。
我们提倡利用木材，有它独特的好处：木材可以再生，木材节能环保。比如种植生产树木可以释放氧气，固化二氧化碳。而当代所谓的代用木材――钢材、水泥、塑料等，生产它们会对环境造成大量污染，并且其生产原料是些不可再生资源，甚至是战略物资如石油和铁矿石，而这些资源我国对外依赖程度比较高，如果我们用可再生的木材资源代替一部分不可再生资源，就可以减少对外依赖的风险，对国家的安全是有利的。我举个例子：中国的建筑业大量依赖水泥，建筑材料的消费结构不合理，中国人均年消费水泥是1000千克，可世界平均值是260千克，中国的年水泥平均消费是世界的4倍。因为在中国，钢筋混泥土结构的房子居多；但在国外，欧美、日本有大量的木制结构房子。这种房子具有诸多优点：十分有利于抗震，同时环保节能，价格优势明显。同时也就意味着，在全球一体化的今天，我们完全可以做到全球采购木材，改变我国资源利用形式。
木皮市场
――方兴未艾，前途光明
记者：现在中国的家具、装饰市场上，木皮产品的销售形势似乎很火爆，相对于实木和贴纸产品，它的优势在哪里？
朱会长：木皮市场是一个刚刚兴起的、前景很好的产业。从材料来源来讲，当下，中国的木皮市场可以说汇集了世界上所有木材出口过的木材书中的木皮产品。从市场销售来说，木皮的价格水平随其市场的欢迎程度提高而水涨船高。凡是使用了木皮作为贴面的产品，都要比原天然木纹的产品更具人气。天然木皮的选择面很大，无论从档次、品质、产地，还是色泽、光洁度、花纹等方面，都可以满足众多消费者的多样要求。我国的人造板行业、装饰装修行业、城市装潢等，都有木皮产品的伴随和装点。此外，由于应用在地板的纯天然木皮远远不能满足市场对其需求，市场上还出现了科技木皮，染色木皮、树瘤木皮、指接木皮等新型连带产业。我国木皮市场以上海为首，中国最大木皮市场就在上海福人林产品批发市场和东华环球建材市场，另外，广东的东莞也有非常大的木皮市场。
木皮主要适用在家具、木门、木地板和室内装修业。它的优势在于，首先它能够节省原材料，可以更好地利用木材资源。一棵原木被分解制作成木皮以后，可以扩大近500倍的装饰面积。将真实的正规原木皮，经过严格的科技手段，贴附在木地板或木制家具上，这些产品在外观上与实际木产品别无二样，但是能节省大量的珍贵实木。所以在世界性的环保与资源压力下，以往最受消费者欢迎的实木地板和实木家具已经逐步退出一线和主流的销售地位，而木皮市场则因此而变得更加有前途。
其次，木皮的最大优势就是价格比实木低，并且木皮多样性价位适合不同层次的消费者。拿木地板来说，实木复合地板比实木地板发展要快得多；价钱相比，实木地板要比复合类地板贵些。
第9篇：可再生资源回收前景范文
关键词：太阳能；建筑设计；工作原理
Abstract: at present, green, the energy conservation, the environmental protection building design has become the mainstream of the era, this paper mainly discussed the solar wall system in the analysis of application of modern architecture.
Keywords: solar; Architecture design; Working principle
中图分类号：TK51文献标识码：A文章编号：
一、现代城市建筑设计中太阳能的开发
太阳能是一种清洁、环保能源，是一种可再生资源，同样也是一种可持续发展的能源和绿色的能源。太阳能是节能和环保的资源，取之不尽用之不竭。如能很好地加以利用可以在很大程度上减少现阶段正大量消耗且面临枯竭威胁的有限能源的使用量，如煤炭、石油等有限资源，而这些资源在平时的使用中是很广泛的，我国的太阳能资源丰富但未得到充分有效的利用，为实现经济和丰十会的可持续发展，必须大力提高可再生能源的利用率，坚持把理论变为实际。可再生能源属于绿色能源，对环境和人类的发展提供持续的动力支撑，绿色能源既能满足人类长久生存和发展的需要，在满足人类生存发展需求时也不会造成环境上的负扣和后续的麻烦，利用非可再生资源在有些层面上是以生态环境的破坏为代价换取经济的发展，就近看似乎促进了经济的发展，但从长远和宏观的层面看实际上不利于经济的发展，甚至为人类的发展造成了严重的后果。当前，建筑业已经成为了经济发展的重要产业，同时也是消耗能源较大的行业。不仅在建筑时所需要的能源材料较大，并且在建筑后和拆除后会留下很多的建筑垃圾，这对人类的生存环境是一个巨大的考验。特别在经济飞速发展的现代社会，住宅不仅仅是一个遮风避雨的场所，人们在购房时会以自身的舒适方便安全作为考虑的第一要素，那么如何能在人们追求优越的居住生活环境与自然环境持续和谐发展的矛盾中取得一个平衡点，绿色建筑应运而生。
二、太阳能技术――太阳墙
太阳墙系统能够把被太阳加热的空气有组织地输送到室内，起到采暖和输送新风双重作用。该技术经美国能源部国家可再生能源实验室(U.S.Department ofEnergy’s National RenewableEnergyLaboratory)检测证明，太阳墙加热系统比传统的玻璃太阳能集热器有更高的效率。
1、工作原理
太阳墙系统原则上属于被动式太阳能采暖系统，由集热和气流输送两部分系统组成。集热系统包括垂直墙板、遮雨板和支撑框架。气流输送系统包括风机和管道。太阳墙板材覆于建筑外墙的外侧，上面开有小孔，与墙体的间距由计算决定，一般在200mm左右，形成的空腔与建筑内部通风系统的管道相连，管道中设置风机，用于抽取空腔内的空气。冬季，白天室外空气通过小孔进入空腔，在流动过程中获得板材吸收的太阳辐射热，受热压作用上升，进入建筑物的通风系统，然后由管道分配输送到各层空间。板材底部不密封，保持了太阳墙内腔的干燥，同时起到排水作用。夜晚，墙体向外散失的热量被空腔内的空气吸收，在风扇运转的情况下被重新带回室内。这样既保持了新风量，又补充了热量，使墙体起到了热交换器的作用。夏季，风扇停止运转，室外热空气可从太阳墙板底部及孔洞进入，从上部和周围的孔洞流出，热量不会进入室内，因此不需特别设置排气装置。
太阳墙系统工作原理
2、材料、构造和设计
太阳墙板材是由1～2mm厚的镀锌钢板或铝板构成，外侧涂层具有强烈吸收太阳热、阻挡紫外线的良好功能，一般是黑色或深棕色，为了建筑美观或色彩协调，其他颜色也可以使用，主要的集热板用深色，装饰遮板或顶部的饰带用补充色。为空气流动及加热需要，板材上打有孔洞，孔洞的大小、间距和数量应根据建筑物的使用功能与特点、所在地区纬度、太阳能资源、辐射热量进行计算和试验确定，能平衡通过孔洞流入的空气量和被送入距离最近的风扇的空气量，以保证气流持续稳定均匀，以及空气通过孔洞获得最多的热量。不希望有空气渗透的地方，例如接近顶部处，可使用无孔的同种板材及密封条。板材由钢框架支撑，用自攻螺栓固定在建筑外墙上。应根据建筑设计要求来确定所需的新风量，尽量使新风全部经过太阳墙板；如果不确定新风量的大小，则按最大尺寸设计南向可利用墙面及墙窗比例，达到预热空气的良好效果。一般情况下，每平方米的太阳墙空气流量可达到22～44m3/h。风扇的个数需要根据建筑面积计算决定。风扇由建筑内供电系统或屋面安装的太阳能光电板提供电能，根据气温，智能或人工控制运转。屋面的通风管道要做好保温和防水。
3、安装位置
太阳墙理想的安装方位是南向及南偏东西20℃以内，也可以考虑在东西墙面上安装。坡屋顶也是设置太阳墙的理想位置，它可以方便地与屋顶的送风系统联系起来。
三、太阳墙技术的推广
通常太阳能光电板安装在屋面上，把光能直接转变为电能。为了更好的利用屋面层集聚太阳光辐射产生的热量，将太阳墙技术与光电板结合，形成了另一个光热转换系统。太阳能光电板单元直接安装在多孔的波状金属板上，空气在空腔内流动受热，通过风道进入室内。集热板利用了被光电板浪费的热量供建筑采暖和通风系统使用，热效率为50％～60％，每平方米能产生多于500W的热量；同时由于空气流通，屋面温度降低，光电板在较低温度下运行效率提高了。实验证明，光电板安装在集热板上，电力输出效率可提高大约lO％。另外，太阳能屋面板遮蔽了传统屋面，防止太阳光直接照射在上面，降低了顶层天花板的温度。以上因素使整个屋面初投资的回收速度与单纯使用光电板相比增加了3～4倍，回收时间大大缩短。
太阳能屋面组成示意
四、太阳墙的应用实例
位于某配送中心，因工作需要有大量卡车穿梭其中，所以建筑对通风要求很高。在选择太阳能集热系统时，中心在南墙上安装了465m2铝质太阳墙板，太阳墙所提供的预热空气流量达到76500m3/h。这些热空气通过3个5马力的风机进入200m长的管道，然后分配到建筑的各个房间。该系统每年可节省大约7万m3天然气，节约资金12000美元。另外，红色的太阳墙与建筑其他立面上的红带相呼应，整体外观和谐美观。
在生产过程中补充被消耗的气体是工业设备的一个重要需求。某市ECG汽车修理厂的设备需要大量新鲜空气来驱散修理汽车时产生的烟气。该厂使用了太阳能加热空气系统，在获得所需新鲜空气的同时也节省了费用。ECG的太阳墙通风加热系统从1999年1月开始运行。公司的评估报告表明该系统使公司每年天然气的使用量减少ll000m3，相当于至少减少20吨二氧化碳的排放量，运行第一年就为公司节省了5000～6000美元。
某中心公园动物医院旧建筑改造，在南墙面上安装了95m2的太阳墙板，可预热空气达到17～30℃，并通过3套风机系统使诊室的换气量达到每小时4次，手术室每小时8次，满足了使用要求。每年能节省费用2000美元。太阳能作为自然界中最丰富的可再生能源之一，对人类社会的可持续发展具有重要意义。太阳能技术在建筑中的利用是当今太阳能利用的主要潮流和趋势之一，值得大力推广。在其具体应用方向上，应该特别注意提高效率，重视太阳能与建筑的一体化设计。
参考文献：
[1]吴潮玮.太阳能技术在建筑中的应用[J].黑龙江科技信息，2011，（20）
[2]寇清清.浅谈太阳能建筑的应用与前景[J].黑龙江科技信息，2011，（23）
[3]李涛，孙韵琳，杜晓荣.风光互补发电系统应用分析[J].青海师范大学学报（自然科学版），2011，（03）
[4]王长安，汪国杰.海南省太阳能资源分布规律研究[J].海南师范大学学报（自然科学版），2011，（02）
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