生物质燃料特性篇1
关键词：生物质燃料；特性；炉具设计
中图分类号：tK6文献标识码：a文章编号：1672-3791（2015）05（c）-0000-00
随着化石能源的不断开采，化石能源已经接近枯竭的状态，另外，化石能源的价格高并且对环境的污染较为严重，因此，可再生能源的开发与利用就显得非常迫切，生物质能源作为可再生能源的重要组成部分，受到了各界人士的关注[1]。我们所说的生物质燃料主要是指农作物秸秆，它通过直燃式生物质炉具进行采暖。这种新兴的采暖方式极大地提高了人们的生活质量，推动了我国经济的发展。我国的生物质能源非常丰富，对我国社会和经济的发展提供了保障.下面具体的介绍一下生物质燃料特性与炉具设计。
1生物质燃料
生物质炉在设计的过程中受到了燃料燃烧特性的极大影响。
生物质燃料燃烧的过程是一个放热的化学反应过程，除了要具备燃料这一要素之外，还需要有充足的热量传递以及相应的空气，通过燃料和空气之间的热量、质的传送，达到燃烧的目的。在燃料燃烧的过程中会使周围的温度升高，加快传质，进而加速了热量的产生。
生物质燃料的燃烧过程有预热、干燥、挥发、分解析和焦炭的燃烧几个阶段。生物质燃料被引燃后，其表面温度会随着燃烧慢慢升高，燃料中的水分也慢慢的蒸发掉，进而使燃料变得更加干燥，变干燥的燃料再继续的进行吸热、温度持续升高，达到一定程度，燃料会发生分解的现象，析出的挥发物气体在空气混合后形成新的混合物，这一种混合物含有一定的氧气和挥发物的成份，在一定的温度和浓度的条件下，挥发物着火燃烧，进而为之后的焦炭燃烧提前做好准备[2]。燃料表面燃烧释放热量，不断积聚升温，并通过传导和辐射的方式，热量扩散至燃料的内层，内层挥发物由此析出，并与氧混合燃烧，进而放出了充足的热量。这个时候，挥发物会将燃料中的焦炭包围起来，由于炉膛中的氧很难与焦炭进行接触，所以，焦炭在这个时候不易燃烧，只有等到挥发物的成份慢慢减少，氧气可以和焦炭接触时，焦炭才可以燃烧。在焦炭慢慢燃烧的过程中，燃烧产生的灰分会再次包裹燃烧剩余的焦炭，进而影响着焦炭的燃烧，这时需要对其进行搅动或者对生物质炉进行通风，以使剩余的焦炭更好的燃烧，灰渣中会产生余碳。
2对直燃式生物质炊事采暖炉的设计
民用的生物质采暖炊事炉由料仓、烟囱、挡火板、水套、烟道、二次进风口、风门、出灰口以及炉膛燃料组成。
2.1二次进风口的设计
生物质燃料中含有的氢和挥发份的含量都比煤炭中的含量要多，其中的碳和氢相结合，形成碳氢化合物，这种碳氢化合物的分子比较低，在温度达到250度时就可以进行热分解，在325度时热分解就相当的活跃，达到350度时，挥发份就能析出将近80%，挥发份的析出燃烧时间不长，只占了总燃烧时间的10%[3]。所以，如果对其的空气供应不足就会使挥发物无法燃烧殆尽，通常出现的黑色或者是农黄色的烟就是这样形成的，因此，在对生物质炉进行设计的时候，要充分考虑对挥发份空气的供给，在炉膛口的周围以及炉口壁的部分设计二次进风口，确保空气的充足，帮助挥发份的燃烧。
2.2延长烟道燃烧回程的办法
对生物质炉的烟道进行设计时，要尽量延长烟道的燃烧回程，这主要是因为挥发份析出量过大但是燃烧时间却很短的缘故，将烟道的燃烧回程延长，能够最大限度的给挥发份的燃烧提供更多的时间和空间，进而使生物质燃料得到充分的利用。目前运用的最多的延长烟道燃烧回程的办法是对燃料进行反烧。
2.3一次进风口的设计
生物质燃料相较于煤炭来说，更容易被引燃，因此在生物质燃料燃烧时可以适当的减少空气量的供给[4]。另一方面，当挥发份被慢慢的析出并且燃烧殆尽后，会产生焦炭，这种焦炭是一种较为疏松的状态存在的，经由气流运动部分的炭粒被送入到烟道中，并在烟道中蓄积成黑絮，这个时候如果通风太过会妨碍燃料的燃烧，所以，在对生物质炉具进行设计时，要将一次进风口设计小点。
2.4水套的设计
在对烟道的水套进行设计时，应该尽量设计大面积的水套，这是因为挥发份在燃烧时会造成烟道内部的温度升高，因此，大面积的水套会使生物质炉的取暖效果更好。
2.5生物质成型燃料的使用
由于生物质中的碳含量较低，密度不高以及质地松软的特性，所以生物质很容易燃烧，在燃烧的过程中要定时的向炉内填料，而致密成型设备在燃烧过程的应用，会把结构松散的生物质进行压缩，不仅可以解决生物质燃烧过程中需要不断填料的问题，还使燃料的存储和运输更加的便利。
2.6防止燃烧结焦现象出现的办法
生物质燃料中含有较多的钾元素，在生物质燃料燃烧的过程中，达到一定的温度条件，氧化钾会以熔融状态存在，并且与硅、钙等混合，这种混合物在温度较低的情况下结成焦块，这些结焦块会阻碍炉灰的顺利排放和空气的供给。如果将炉膛内侧的水套设计成大面积，可以适量降低燃烧过程中产生的温度，进而起到防止燃烧结焦现象的产生。
3结束语
随着我国经济的发展，人们生活水平也在这一过程中不断地得到了提高，因而人们对生活的质量，也提出了新的要求，人们希望生活的环境更加环保、更加经济、更加健康，因而追求一种更为环保的炉具设计，以此来减轻传统煤炭燃料带来的环境污染问题。生物质燃料相较于传统的煤炭燃料来说，具有环保经济适用的特点。通过对生物质燃料特性的介绍以及对设计生物质炉的具体方法作简要的分析，为我国生物质炉在生活当中普及提供一定的依据，进而推动我国经济的迅速健康的发展。
参考文献
[1]刘圣勇，连瑞瑞，王晓东等.制冷炊事兼用生物质成型燃料炉具的设计[C].//全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集.2011：315-319.
[2]范欣欣，吕子安，李定凯等.生物质颗粒燃料炊事炉的性能[J].农业工程学报，2010，26（2）：280-284.
生物质燃料特性篇2
关键词：生物质；秸秆；燃烧技术；现状；展望
Currentsituationandprospectof
combustiontechnologiesfordifferentformsofbiomass
LiuShengyong，LiuXiao’er，wangSen
(KeyLaboratoryofRenewableenergyofministryofagriculture，electricalandmechanical?engineeringCollege，HenanagriculturalUniversity，Zhengzhou，450002，China)
abstract：inthispaper，thecharacteristicsofbiomassfuels，andcurrentsituationofcombustiontechnologiesforbiomassbriquette，biomassbale，biomasspowderandbiomassgaswereintroduced.theproblemofdepositandcorrosionduringbiomasscombustionwasanalyzed.atlast，theprospectforthedevelopmenttrendofbiomasscombustiontechnologieswasforecasted.
Keywords：biomass;straw;combustiontechnologies;currentsituation;prospect
0引言
生物质能与化石能源相比，具有可再生和低污染的优势，因此受到全世界普遍的重视，并已成为新能源的发展方向之一。生物质能主要通过直接燃烧、气化、液化和厌氧发酵加以利用。生物质因具有挥发分高、炭活性高、n和S含量低，灰分低，生命周期内燃烧过程Co2零排放等特点，特别适合燃烧转化利用，是一种优质燃料[1]。生物质燃烧技术按其形态的不同可分为生物质成型燃料的燃烧技术、生物质捆烧技术、生物质粉体燃烧技术和生物质燃气燃烧技术等，就中国的基本国情和生物质利用水平而言，生物质燃烧技术无疑是最简便可行的高效利用生物质资源的方式之一。
1生物质燃料的燃烧特性
生物质燃料特性篇3
关键词：生物质燃料；循环流化床锅炉；适应
煤、石油、天然气等化石燃料从20世纪70年代就开始大规模的开采，其存储量急剧减少。据预测，地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等化石能源将分别在200年和30～40年以内耗竭，而天然气按储采比也只能用60年。目前，尋找替代能源已经引起全社会的广泛关注。生物质能是一种可再生的清洁能源，来源十分丰富。它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源。当前，生物质燃料的消耗已占世界总能源消耗的14%，在发展中国家这一比例达到38%。据世界粮农组织（Fao）预测，到2050年，以生物质能源为主的可再生能源将提供全世界60%的电力和40%的燃料，其价格低于化石燃料。生物质燃料的开发利用已经成为全世界的共识。在众多的生物质能源转换技术中，直接燃烧是高效利用生物质资源最为切实可行的方式之一。
循环流化床CFB（CirculatingFluidizedBed）燃烧技术由于在替代燃料、处理各种废弃物和保护环境三方面具有其它燃烧技术无可比拟的独特优势而逐渐受到各国的关注。在我国能源与环境的双重压力下，近几年，循环流化床锅炉在我国得到了快速发展。了解生物质燃料对CFB锅炉的影响，采取有针对性的设计方案和相应的运行调整，对延长锅炉的使用寿命、提高锅炉的效率具有良好的促进作用。
1生物质燃料种类
生物质能是植物通过光合作用将太阳能以化学能的形式存储在生物质中。我国拥有丰富的生物质资源，但目前可供开发利用的生物质资源主要为农业废弃物、林业废弃物、经济作物废弃物、牲畜粪便、城市和工业有机废弃物等。生物质燃料是一种清洁燃料，含硫量低，含碳量不高，燃烧后nox和So2的含量很低；生物质中灰分一般也很小，所以充分燃烧后烟尘含量很低。生物质燃料在燃烧过程中具有二氧化碳零排放的特点，这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义。随着能源危机的加剧，生物质能越来越受到人们的重视。目前国内已开发了单一生物质燃料和多种生物质燃料混合燃烧的系列化生物质锅炉，目前已经运行过的生物质燃料多达30多种，农业废弃物主要包括稻草、麦草、玉米秸秆、棉花杆、油菜杆、稻壳、花生壳、红薯藤等；林业废弃物主要包括树皮、树枝、树根、木材加工废料等；经济作物废弃物主要包括甘蔗渣、菌类作物的培养基等；牲畜粪便主要来源于养殖场。
2燃料对锅炉的影响与适应措施
2.1生物质成型技术
实践已经证明，由于各种生物质燃料自身特性的原因，即使经过简单破碎的秸秆、废木材、稻壳等生物质废弃物仍然具有热值较低、形状很不规则的特点。因此，它的炉前热值经常发生很大的变化，若将其直接送入CFB锅炉里进行燃烧，会出现燃烧不稳定的现象。另外，由于空隙率很高，这些体积庞大的生物质废弃物也不利于长距离的运输。为了解决上述矛盾，生物质压缩成型技术应运而生。生物质压缩成型技术是把生物质与经过除氯的添加剂混合后被铸造模型制成具有统一尺寸、所含热值均匀并易于输送的衍生燃料。将生物质加工成成型燃料是利用CFB锅炉燃烧生物质的重要方式。成型燃料代替原生物质燃料进行燃烧，可以减少大量的化学不完全燃烧热损失与排烟热损失。而且燃烧速度均匀适中，燃烧相对稳定。在生物质压缩成型的过程中，一般都会加入一些添加剂（石灰石等）和其他辅助燃料（煤、污泥等）。这种方式充分发挥了生物质燃料易着火和其他辅助燃料燃烧稳定的优点，是当前生物质燃料进行燃烧利用的重点，各国学者的研究也大都集中于此。
2.2生物质含水量
目前国内在运行的生物质流化床锅炉其入炉生物质燃料普遍含水量高，特别是秸秆类和树皮类目前入炉水分在30%～50%之间，高水分燃料入炉后，着火相应延迟，炉内流化速度大，燃料在炉内的有效停留时间短，造成燃烧效率下降，燃料热值偏低，燃料消耗量更大；着火滞后引起的炉膛上部温度偏高使过热蒸汽超温，过热器管壁温度偏高，带来安全上的隐患；锅炉密相区床温控制变得困难，锅炉低负荷稳燃水平下降；另由于燃烧产生的烟气量增加，排烟温度升高，增加锅炉的排烟损失，降低锅炉效率。因此，要达到良好的效益必须尽量控制入炉燃料的水分在合理范围内，首先应控制收购的燃料含水率，杜绝人为加水，其次生物质流化床锅炉应建足够的防雨料库，从源头上控制燃料入炉含水率。
2.3生物质含灰量
循环硫化床需要大量的床料颗粒在循环回路中循环，使炉膛的热量分布更均匀，传热更快，燃烧更充分，因此，生物质燃料的含灰量对循环流化床锅炉设计和运行非常重要。一般生物质燃料中本身含灰量在3%～10%之间，但由于生物质燃料的外带杂质较多，特别是农、林废弃物，在锅炉实际运行中尾部灰浓度实测值是理论值的3～5倍。应控制收购的燃料灰分，杜绝人为加沙加土。
炉膛的灰浓度对循环流化床锅炉的负荷和炉膛床温的均匀性影响较大。在燃烧木材加工废弃物等生物质燃料含灰量低时，靠自身的灰量无法满足床料的要求，则在运行中一般采取添加床料，所以床料成为循环物料的主体。在设计上采用可调试返料系统的循环灰量，保证物料循环系统的畅通，稳定炉膛温度。在运行上当燃料含灰量较高时，则需放灰，一般采取放底渣的方式。
生物质锅炉床层的高度受燃料的含灰量影响非常大，床层的过高、过低都会影响流化质量，引起结焦。燃料灰分和杂质影响尾部飞灰的浓度，尾部的吹灰装置应设置到位。
2.4炉内结渣、积灰、腐蚀
生物质因钾、氯含量较高，所以燃烧后灰中含有大量碱金属盐，作为肥料是很好的，但是在燃烧过程中因为这些碱金属盐熔点低，容易在炉排、水冷壁以及尾部受热面上结渣、积灰，应引起设计者和运行人员的高度重视。采用循环流化床燃烧方式时，这些钾盐会与砂床料或秸秆夹带的泥土（含砂子）反应生成硅酸钾一玻璃，容易造成床料结焦或颗粒长大，因此运行过程中应及时排除燃烧过程中形成的大颗粒物，补充合适的床料，维持炉内物料粒度的相对均匀。
由于灰中碱金属含量高，导致对流受热面的积灰严重，一方面需要采用合适的管子节距，同时需要选择合适的吹灰方式。从目前的运行效果来看，脉冲吹灰、蒸汽吹灰、机械振打方式是有效的清灰方式，效果较好，而超声波除灰效果不佳。
此外，生物质灰中富含钾和钠等碱金属，熔点低，在炉膛内为汽相，在500℃左右以灰污形式凝结于高温过热器受热面上，对过热器造成高温腐蚀。解决方法为可以将高温过热器放置在外置换热器中，也可像其他燃烧方式一样采用抗腐蚀材料如奥氏体不锈钢材料（0Cr17ni12mo2）或将过热器放置于650℃以内的烟气中，采用12CrlmoVG或表面喷涂耐腐蚀材料；解决省煤器腐蚀的方法是使省煤器人口水温高于HC1露点温度20～30℃。避免或减轻空气预热器腐蚀的方法是采用考登钢或热空气再循环，保证空预器人口温度在80～100℃；也可以采用暖风器将空气加热到80～100℃以上再送入空气预热器。
2.5辅机的选择
由于生物质燃料的灰量和水分的变化随季节性和地域的变化非常大以及生物质燃料实际外带灰量较多，在实际运行中许多生物质循环流化床锅炉因引风机和除尘器选小导致锅炉出力不足，炉膛冒正压等问题。因此，选择一次风机、引风机、布袋除尘器等设备时应充分考虑裕量。
3结语
3.1生物质燃料对CFB锅炉的设计与运行有很大影响。生物质燃料不仅有效提高了CFB锅炉燃料供应的安全度，提高了CFB锅炉对燃料的定价权，也使当地的生物质资源得到充分利用。但由于不同生物质燃料有所差别，这对CFB锅炉设备和运行人员提出了更高要求。只有对生物质燃料的特殊性进行充分了解，在设计和运行中采取必要的措施，提高锅炉及其系统设备的适应性和可靠性，以使生物质流化床锅炉产生更高的社会和经济效益。
生物质燃料特性篇4
关键词：火反应建筑材料应用特征级别
中图分类号：tU767文献标识码：a文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0055-01
燃烧性能是建筑材料本身对火反应的能力，燃烧性能的分级则是根据其对火反应能力的特增参数的大小进行排列，并且划分等级。材料燃烧性能分级体系是材料火反应能力的体系。建筑材料的燃烧性能在一定意义上，直接影响着建筑材料的正常使用。就目前发展来看，各个国家都有自己的燃烧性能分级体系，将建筑材料的火反应燃烧等级进行分级，由于缺乏统一的指标，各个国家的分级程度不同。火灾理论在我国的发展起步较晚，因此在理论建设上还存在明显不足。
1建筑材料概述
建筑材料是材料构造和形式的高度统一，在建筑物中使用的材料称之为建筑材料，随着建筑业的发展和建筑工艺的提高，各种新型的建筑材料得到了非常广泛的应用，包括了保温材料、隔热材料、高强度材料等新型材料，这些材料在当前的建筑中得到了很好的应用。建筑材料可以分为结构材料、装饰材料以及其他专用材料。随着我国经济的发展，环保理念日渐深入人心，建筑材料的选择上也开始去选择绿色环保的材料。生态建筑材料主要来自于生态环境材料，生态环境材料的首要特征是节约资源和能源，其次是能够减少建筑材料的环境污染，避免对环境造成破坏，最后是生态建筑材料能够方便回收和循环利用。
建筑材料的火反应是和建筑材料的特征和建材性质直接相关的，随着建筑物的建设发展，各种新型材料日渐出现，对建筑材料的燃烧值的研究也显得愈发重要，只有对建筑物的燃烧值做了具体的检测之后，才能清楚建筑物的热力反应，为更好地利用建筑材料，防止建筑火灾提供可能，加强建筑物和建筑材料使用过程中的安全性和稳定性。不同额建筑材料在火反应基础上具有不同的燃烧特性，笔者将在下文中针对不同的建筑特征和火反应的基本概念分析基于火反应谈建筑材料应用特征及其级别。
2火反应概述
2.1火反应试验
各个国家的火反应试验方法不同，以试验对象分类可以分为材料的燃烧性能和建筑制品的燃烧性能。以材料为对象的火反应试验，主要是以测定材料的物理和化学燃烧性能为主。比如材料的温度、自燃点、燃烧时间等。对建筑品的燃烧性能主要是指使用安全上为目标，检测订制品德燃烧特性。建筑材料一般分为非燃烧性材料和燃烧性材料。针对非燃烧性材料的测试标准各个国家不尽相同，因此，对非燃烧性材料的划分和等级确认都是不相同的。从检测的研究上来看，对建筑材料的分级和划分，是采用以量热学耗氧原理为基础的测验方法。
燃烧热也称为热值，是指单位质量的材料完全燃烧后释放出来的总热量，严格的说也是标准条件下，燃烧材料的热反应是对建筑材料的氧化反应。首先从热力学第一定律来看，物质在燃烧过程中的能量变化是功和热两种形式。热效应是发生火灾的重要来源，研究燃烧的热学性质是对建筑材料的热反应研究的重要内容。采用热化学反应方程计算燃烧热的方法只是对单质或者纯化合物，而从建筑材料的使用来看，纯物质的应用范围是很小的。建筑材料的各种成分是非常复杂的，因此不可能写出非常明确的化学分子。因此，在实际应用中，大多数建筑材料和实际应用中的多数材料的燃烧值都需要试验确定，就当前的检测技术来看，最佳的测定方法是氧弹量热计方法。
2.2火反应荷载密度
火反应荷载密度是指在火灾环境下，火灾空间内的可燃物燃烧时产生的总热量。火灾的荷载密度是指火灾空间内的所有可燃建筑材料完全燃烧之后产生的总热量，即单位面积上的可燃材料的总发热量。火反应的荷载可以分为固定火灾负荷，活动火灾负荷、临时火灾负荷。固定火灾负荷即是指在房间内装修用、基本固定不变位置的可燃材料，比如房间内的墙面、地面等；活动火灾负荷是指房间内正常使用的另外的布置，比如衣物、家具等；临时火灾负荷是指由建筑的使用者临时带来并且在此停留的极短时间的燃烧状态。
3建筑材料燃烧的毒气效应
对火反应的燃烧毒性的研究，是对有机建材在燃烧或者热分解情况下产生的烟尘和气体的成分进行定量和定性的了解，对建筑材料研究的主要目标是确定毒性，还有一个目标是设计分级。建筑材料气体的产生，在燃烧过程中主要分为热分解阶段和燃烧阶段。释放的气体所含的成分主要是为C、H、o、n、S等，这些化学原色通过组合产生了Co、Co2、So2、nH3等气体，在燃烧的过程中还有可能会有乙醛等高分子单体物质，随着这些气体成分的出现还会出现产生大量烟尘以及水蒸气等。然而空气中的o2的变化会直接导致Co、Co2的生成。火反应过程中所产生的毒气会对人体产生危害，其危害主要表现在毒气的吸入，这种效应是随着建筑材料本身的特性、人体在火灾中暴露的时间，火灾产生的毒气浓度，毒气效应会让人的嗅觉和呼吸系统受到刺激，丧失行动能力，模糊视线，损伤肺组织和抑制呼吸而死亡。因此火灾情况下，会容易使人的意识模糊，行为错乱，实际建筑材料在燃烧过程中产生的毒气效应是综合性的，体现出对人体的不同作用强度。
4建筑材料的防火评级
通常情况下，材料的净燃烧热和燃烧所需要的氧气是成比例的，换言之，每消耗1kg的氧约释放13.1×103kJ的热量。对于大多数的建筑可燃物来说，这个数量的变化时在5%左右的范围内。平均来讲，不同材料所释放的热量速大致在900s的试验周期以内，并且释放热量的速率逐渐朝平稳靠近。热释放速率最大值和总放热量可以作为表示建筑材料在规定时间内对火反应特征的基本参数。不同类型的建筑材料在燃烧过程中所释放出来的热量是存在较大差异的，在相同的外部条件下，热量释放的速率和时间之间关系主要体现在峰值的大小的差异上。
综上所述，基于火反应谈建筑材料应用特征及其级别，针对不同的建筑材料是具有不同的的燃烧性能的，提高对建筑材料火反应的研究，有利于增强建筑材料的稳定性和安全性。
参考文献
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[3]杨晓菡.建筑室内木材火灾特性参数规律性研究[D].重庆大学，2006.
[4]季经纬，杨立中，范维澄.外部热辐射对材料燃烧性能影响的实验研究[J].燃烧科学与技术，2003（2）.
生物质燃料特性篇5
关键词：燃料电池；电极反应式；书写方法
中图分类号：G633.8文献标识码：a文章编号：1992-7711（2013）23-0138
一、有关燃料电池的基本知识
1.燃料电池的电极规定
燃料电池的两极材料都是用多孔碳、多孔镍、铂、钯等兼有催化剂特性的惰性金属，两电极的材料相同。所以，燃料电池的电极是由通入气体的成分来决定。通入可燃物的一极为负极，可燃物在该电极上发生氧化反应；通入空气或氧气的一极为正极，氧气在该电极上发生还原反应。
2.燃料电池的电解质
不同类型的燃料电池可有不同种类的电解质，其电解质通常有水剂体系（酸性、中性或碱性）电解质、熔融盐电解质、固体（氧化物或质子交换膜）电解质等。在不同的电解质中，燃料电池的电极反应式的表示方法不同。因此，在书写燃料电池电极反应式时要特别注意电解质的种类。
二、燃料电池电极反应式的书写方法
书写燃料电池电极反应式一般分三步：第一步，先写出燃料电池的总反应方程式；第二步，写出燃料电池的正极反应式；第三步，在电子守恒的基础上：燃料电池的总反应式-正极反应式=负极反应式。
下面对书写燃料电池电极反应式“三步法”作一具体解释：
1.燃料电池总反应方程式的书写
根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应方程式，但要注意燃料的种类。
若是氢氧燃料电池，其电池总反应方程式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化，即2H2+o2=2H2o。
若燃料是含碳元素的可燃物，其电池总反应方程式与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关，如甲烷燃料电池在酸性、中性电解质中生成Co2和H2o，即CH4+2o2=Co2+2H2o；在碱性电解质中生成Co32-离子和H2o，即CH4+2oH-+2o2=Co32-+3H2o。
2.燃料电池正极反应式的书写
因为燃料电池正极反应物都是氧气，正极都是氧气得到电子的还原反应，所以可先写出正极反应式。正极反应的本质都是o2得电子生成o2-离子，故正极反应式的基础都是o2+4e-=2o2-。正极产生o2-离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。这是非常重要的一步。
现将与电解质有关的四种情况归纳如下：
（1）电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸）
C.随着不断放电，电解质溶液碱性不变
D.甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大
生物质燃料特性篇6
关键词：先进航空燃料密度热值
中图分类号：V31文献标识码：a文章编号：1674-098X（2016）11（b）-0021-03
在航空科学技术广泛的领域中，进步与发展日新月异。而在航空技术的发展进步过程中，作为能源的航空燃料的发展显得尤为重要。在能源紧缺、环境恶化、先进航空与绿色航空亟待发展的大环境影响下，航空燃料的发展面临着新的挑战与机遇。
随着近代航空工业的飞速进步，航空燃料一直在不断发展中。但由于目前燃油紧缺和价格上涨，航空燃料已成为制约我国航空产业发展的重要因素之一。为了更好地发展先进航空燃料，对其性质的理论研究已成为当务之急。当前人们对喷馊剂系难芯恐饕集中在合成燃料、生物燃料及改性燃料3个方面，其中合成燃料成本相对较高；生物燃料有着广阔的前景，但仍处于试验阶段。在这种背景下，改性航空燃料不失为一种经济有效的方法。
该文通过改变航空燃料的配比及分析，以改良航空燃料的性能，从而提高航空燃料的利用率，降低飞行的风险，推动航空工业的发展。同时，在分析过程中，会对分子的结构与航空燃料的性能之间的关系加以总结，以便对完整的航空煤油组分结构进行理论分析。
1研究过程
设计好的各配比的组分含量见表1。
1.1航空燃料的密度
1.1.1密度计算方法――基团键贡献法
密度在航空燃料的性质中占有很重要的位置。考虑到机身自重，所以要分析出燃料随配比变化而有所有益的一项，减轻飞机的重量，从而降低能耗。
研究密度有多种方法，比如LK方程、基团贡献法、基团键贡献法等。综合各方法利弊，选择基团键贡献法作为该文研究密度的计算方法。
基团键贡献法中的基团键是指两个基团之间形成的化学键。基团键的重点是考虑化学键所连接的基团，而不是原子。相比较其他计算密度的方法而言，基团键贡献法不仅计算量较小，而且考虑了基团的特性和链接性，能够更好地区分同分异构体，有着较强的区分结构的能力，有助于研究组分结构对密度变化的影响。
1.1.2相关计算公式
定义GBi以确定基团键的种类和数目：
GB
密度ρ与分子结构密切相关，对于基团键GBi表征的分子结构而言，其密度ρ必然为GBi的函数，使用数学方法做近似的处理。考虑到不同基团键对密度的影响程度不同以及当基团键数目无限增加时密度区域有限值这一客观事实，故选择密度函数为：
其中，n（GBi）为基团键GBi的数目；ci和wi为与基团键特性有关的常数。这些常数均可查表获得。
1.1.3计算结果与讨论
分析比较表2数据可知，设计配比为配比3的航空燃料密度值最大。配比2设计中直链烷烃组分与配比3相同，配比4设计中单支链烷烃组分与配比3相同，配比5设计中双支链烷烃组分与配比3相同，这3种配比密度值都低于配比3，因此没有一种结构对密度产生明显影响。而相对与配比1，配比3提高了各组结构中碳原子数较高化合物的组分含量，配比1为全组中计算密度值最低的配比，因此可以认为主要是各组结构中碳原子数目对混合物密度值造成影响。
1.2航空燃料的热值
1.2.1热值的计算方法――键能法
考虑到当代喷气式飞机的高速飞行需要强大的动力支持，所以要分析不同配比下的航空燃料的热值，选择出其中热值较高的一项，从而提高飞行效率，减小不必要的能耗。
在物理化学中，求解热值有多种方法。该文选择键能法作为航空燃料热值的计算方法。
键能法中，化学键的键能定义为把拆开1mol某化学键所吸收的能量，通常用e表示，单位为kJ/mol或kJ・mol-1。那么，反应热ΔH等于反应物的键能总和与生成物的键能总和之差。而1mol某物质的燃烧所放出的热量为该物质的摩尔生成热即为该物质的热值。
1.2.2相关计算公式
对于化学反应而言，其实质就是旧键的断裂和新键的生成，所以说化学键在燃烧中是需要十分关注的一项。热值的相关计算公式为：
ΔH=∑e（反应物）-∑e（生成物）
其中，ΔH为反应物的热值解；∑e（反应物）为反应物的键能总和；∑e（生成物）为生成物的键能总和。
对于航空燃料而言，其中的组分大部分为烷烃。而对于烷烃而言，其燃烧反应过程中，化学键类型主要为：C-C、C-H、o=o、C=o、o-H，查询JanaF表，得到5种化学键的键能。
1.2.3计算结果与讨论
分析比较表3的数据可知，在6组设计配比中配比3的热值最大。配比2与配比6中碳原子数目相同，而结构不同，但二者的热值计算结果确实一致。同样地，配比4与配比5亦是如此。由此可见，未有一种结构对热值产生明显影响。而由配比1到配比2、6到配比4、5再到配比3，各组的结构中碳原子数较高化合物的组分含量增加，因此可认为混合物热值的主要影响因素为各组结构中碳原子数目。
1.3航空燃料的闪点
1.3.1闪点计算方法――基团贡献法
当代喷气式飞机由行速度很快，所以需要在短时间内燃烧大量的航空燃料来提供动力。航空燃料的闪点若是不高，那么其进入燃料室中便极其容易发生剧烈的反应。
常见的闪点计算方法有多种，例如Lydersen方程、定位分布贡献法、基团贡献法等等。其中基团贡献法利用烃类混合物中每一个基团的特性分别进行计算，其计算结果与烃类混合物的闪点实验值较为接近，选取基团贡献法作为该文关于闪点的计算方法。
在基团贡献法中，通过对于不同的基团的分析，从而进一步确定分子的结构特征，更好地估算出混合物的闪点。因此也能够从六组配比中选择出闪点较高的一组，提高航空燃料的性能。
1.3.2相关计算公式
混合物的闪点是很重要的，但是对于混合物闪点实验上的测定却是十分困难的。所以，综合Li的体积分数法和Castillo的热容分数法，可将分子结构特征与混合物临界温度的关系表示为：
δi=，tδit闪ci
式中，Yi为组分i的摩尔分数；t闪点i为组分i的闪点；Fi为与分子结构特征相关的函数。而由气体热容数据确定的Fi与分子结构特征的关系为：
式中R=1.99，分子结构特征参数ai、bi，参数Δi的数值均为查表得出。
1.3.3计算结果与讨论
分析比较表4中的数据可知，设计配比为配比6的航空燃料的闪点最大。同时，配比3的闪点也为较高，仅与配比6的闪点相差约为0.304K，与配比6的闪点几乎相近。配比1与配比5中碳原子数较少的组分含量较多，配比2和配比4支链的组分含量较少。而相比较其他配比而言，配比3和配比6中双支链的烷烃含量较多。因此可以认为主要是各组结构中支链数目对混合物闪点造成影响。
2数据整理与分析
综合第2节的研究过程中的结论与分析，可以粗略地总结出与航空燃料的密度、热值以及闪点的变化规律。第一，航空燃料组分中的碳原子数目对密度有着主要的影响，碳原子数的烷烃含量越多，那么航空燃料的密度就越大。第二，航空燃料的热值大小仍取决于其中高碳含量组分的多少，高碳含量组分越多，其热值越高。第三，对于闪点而言，其大小则取决于燃料中支链的多少，支链较多、结构较为复杂的烷烃组分的含量越大，航空燃料的闪点就高。
综合表4以及表3，配比3的热值、闪点在所设计的6种配比中较大，这用于航空燃料可以对于发热量以及安全性方面作出基本的保障。虽然配比3的密度在所设计的六种配比中的密度较大，可能会对航空发动机燃油总质量造成一定的影响。但是对比热值和闪点的优势而言，该文认为其优势可以弥补密度所造成的损失。因此，在目前6种设计配比中，配比3为最优配比。
由于此次研究仅针对航空煤油Rp-3的26.2%进行，旨在定性层面对不同配比下航空燃料性质随混合物各组分结构、碳数变化的可能变化进行研究，日后可以参考此次研究结果，对完整的航空煤油组分结构进行理论分析，从而选择出更好的、优质的、先进的航空燃料配比组成。
3结语
该文针对传统航空燃料性能上的不足，利用改变航空燃料的配比的方法来提高燃料的性能。通过对不同配比下航空燃料性能的分析，发现有些配比下的航空燃料的性能有着明显的提高。同时，笔者也总结出分子结构、碳原子数目等与航空燃料性能之间的规律，以便分析其他航空燃料性能的使用。综上，该文完成了不同配比下航空燃料性质变化的理论分析，为未来先进航空燃料发展提供了一定理论基础。
参考文献
[1]赵晶，郭放，阿鲁斯，等.未来航空燃料原料可持续性研究[J].北京航空航天大学学报，2016（11）：2378-2385.
生物质燃料特性篇7
燃料电池家族谁最强
燃料电池家族主要有五大成员，即碱性燃料电池、磷酸盐燃料电池、熔融磷酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池和聚合物电解质燃料电池等。
五类燃料电池当中，前四类工作温度都相对较高，因而应用受到较多限制。而聚合物电解质燃料电池则可在低温下启动，并且具有系统规模灵活、能量效率和能量密度高、安全可靠、不使用腐蚀性电解液或高温融盐、开发投入小的特点，所以其应用可以非常广泛，前景非常看好一一特别是在数码产业中。
聚合物电解质燃料电池通常是以甲醇为燃料的，故也称之为直接甲醇燃料电池(以下简称甲醇燃料电池)。下面将重点介绍下这种电池。
探究甲醇燃料电池的原理与特性
甲醇燃料电池含有阴阳两个电极，两个电极间则由具有渗透性的薄膜所构成，其电解质为质子交换膜，薄膜的表面则涂有可以加速反应的触媒。电池工作时甲醇溶液meoH(即CH3oH)透过阳极进入燃料电池，氧气(o2)则由阴极进入燃料电池，经由触媒的作用使得甲醇所含的氢原子裂解成质子与电子(同时在阳极产生二氧化碳Co2)，其中质子被氧吸引到薄膜的另一边，与氧结合成水(H2o)，电子则经由外电路形成电流到达阴极，与此同时便可以产生电能来带动负载进行工作了(如图2)。
从甲醇燃料电池的工作原理可以看出，实质上它也是一种通过电化学反应将燃料的化学能转化为电能的装置。其能量转化效率通常可高达400到60％，而且反应后生成的是无毒的二氧化碳(Co2)和水(H2o)，几乎不会产生氮、硫的氧化物(nox和Sox)来污染大气，可见甲醇燃料电池是非常高效和环保的。
甲醇燃料电池与二次电池的pK
甲醇燃料电池高达4780whr／L的理论能量密度，较之于二次电池一一例如镍氢电池和锂离子电池(理论能量密度分别为的200whr／L和310whr／L)绝对算得上出类拔萃，具有很大的能量密度的优势。举个具体的例子，在燃料电池中或许仅用10～20mL的甲醇就可以让一般的手机具有24小时的通话时间或者一个月的待机时间。
有别于二次电池蓄电再放电的机制，燃料电池可以说是能源转换器，只要将燃料持续供应即可源源不绝的持续产生电力，不会有电力中断的担忧或更换电池的繁琐操作。
另外燃料电池反应的最终产物仅仅是水和二氧化碳，不像二次电池那样含有腐蚀性和污染性很强的电解液和汞、镉等重金属元素，对环境几乎不会造成污染，算得上是名符其实的绿色能源。
生物质燃料特性篇8
一、燃料电池的基本知识
1.定义
燃料电池是一种不经过燃烧，将燃料化学能直接转变为电能的装置。它和其他电池中的氧化还原反应一样，都是自发的化学反应，不会出现火焰。燃料电池的两电极都不参加反应，反应的是通到电极上的燃料和氧气，工作时燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出。化学能可以直接转化为电能，且废物排放量很低。燃料电池电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，这是书写燃料电池总反应方程式的依据。
2.电极
燃料电池的电极材料是多孔碳、多孔镍、铂、钯等兼有催化剂特性的惰性金属，两电极的材料相同。燃料电池的两电极都不参加反应，故燃料电池的电极是由通入气体的成分来决定。通入可燃物的一极为负极，可燃物在该电极上发生氧化反应；通入空气或氧气的一极为正极，氧气在该电极上发生还原反应。
3.电解质
不同类型的燃料电池有不同种类的电解质，其电解质通常有水剂体系（酸性、中性或碱性）电解质、熔融盐电解质、固体（氧化物或质子交换膜）电解质等。不同的电解质中，燃料电池的电极反应式有不同的表示方法，在书写燃料电池电极反应式时，要特别注意电解质的种类。
4.工作原理
以氢氧燃料电池为例，其工作原理是：氢气（可燃物）在负极处失去电子（燃料被氧化掉），电子从外电路流到正极；同时，阳离子（氢离子）通过电解液被送到正极。在正极，阳离子与氧气发生反应，并从负极获得电子。
5.优点
（1）燃料电池是把化学能直接转化为电能，不经过热能这一中间形式，它的电效率比其他任何形式的发电技术的电效率都高。
（2）燃料电池的废物（如So2、Co、nox）排放量很低，大大减少了对环境的污染。
（3）燃料电池中无运动部件，工作时不会造成噪音污染且无机械磨损。
二、燃料电池电极反应式的书写方法
燃料电池的工作原理是相同的，电极反应式的书写是有规律的。书写燃料电池电极反应式的一般步骤：一、写出燃料电池的总反应式；二、写出燃料电池的正极反应式；三、在电子守恒的基础上，用燃料电池的总反应式减去正极反应式，即得到负极反应式。下面对燃料电池电极反应式的书写步骤作一具体解释。
1.总反应式的书写
燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，可根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应式，但要注意燃料的种类。如果是氢氧燃料电池，其电池总反应式不会因电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化，即2H2+o22H2o；如果燃料是含碳元素的可燃物，电池总反应式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关，例如，甲烷燃料电池在酸性电解质中生成Co2和H2o，即CH4+2o2Co2+2H2o；在碱性电解质中生成Co2-3离子和H2o，即CH4+2oH-+2o2Co2-3+3H2o。
2.正极反应式的书写
燃料电池正极反应物都是氧气，正极都是氧气得到电子的还原反应，所以可先写出正极反应式。正极反应的本质都是o2得电子生成o2-，正极反应式的基础都是o2+4e-2o2-。正极产生的o2-的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系，这一步是非常重要的。现介绍与电解质有关的四种情况。
（1）电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸）
在酸性环境中，o2-不能单独存在，o2-结合H+生成H2o。在酸性电解质溶液中，正极反应式为o2+4H++4e-2H2o。
（2）电解质为中性或碱性电解质溶液（如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液）
在中性或碱性环境中，o2-不能单独存在，o2-只能结合H2o生成oH-。在中性或碱性电解质溶液中，正极反应式为o2+2H2o+4e-4oH-。
（3）电解质为熔融的碳酸盐（如Li2Co3和na2Co3熔融盐的混合物）
在熔融的碳酸盐环境中，o2-不能单独存在，o2-可结合Co2生成Co2-3，则其正极反应式为o2+2Co2+4e-2Co2-3。
（4）电解质为固体电解质（如固体氧化锆―氧化钇）
固体电解质在高温下可允许o2-在其间通过，故其正极反应式应为o2+4e-2o2-。
总之，燃料电池正极反应式本质都是o2+4e-2o2-，在不同电解质环境中，正极反应式的书写形式有所不同。在书写正极反应式时，要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性。
3.负极反应式的书写
燃料电池负极的电极反应式的书写是一个难点。燃料电池负极反应物种类比较繁多，可为氢气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质。不同的可燃物有不同的书写方式，要想先写出负极反应式是相当困难的。一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写，即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式，然后在电子守恒的基础上，用总反应式减去正极反应式，即得负极反应式。但也可以直接书写，下面结合实例进行介绍。
（1）加减法书写负极电极反应式
以甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池为例，用加减法书写负极电极反应式。
CH3oH+o2Co2+H2o
①
但是Co2在碱性环境中不能单独存在，会与oH-反应生成Co2-3：
Co2+2oH-Co2-3+H2o
②
将①式加②式即可得到总反应式：
2CH3oH+3o2+4oH-2Co2-3+6H2o
③
电解质溶液为碱性，正极反应式为o2+2H2o+4e-4oH-
④
负极的反应式为总反应式减去正极的反应式，即③式减去④式：
2CH3oH+3o2+4oH--3o2-6H2o-12e-2Co2-3+6H2o-12oH-
整理之后得负极反应式：CH3oH+8oH--6e-Co2-3+6H2o
（2）直接法书写负极电极反应式
以甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池为例，用直接法书写负极电极反应式。
甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的总反应式为2CH3oH+3o2+4oH-2Co2-3+6H2o，有1mol氧气参加反应，转移4mol电子，2mol甲醇与3mol氧气转移12mol电子，可以看到1mol甲醇失去6mol电子，相当于带6mol的正电荷。1mol甲醇在强碱作电解质时生成1molCo2-3，带2mol的负电荷。根据电荷守恒，电极反应式的右边带2mol的负电荷，左边也要带2mol的负电荷。现在是电极反应式左边带6mol的正电荷，需要8mol的oH-使左边也带2mol的负电荷。综上可直接写出：CH3oH-6e-+8oH-Co2-3+6H2o
三、几种常见燃料电池的电极反应式的书写
1.氢氧燃料电池
氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（pt）或石墨作电极材料，负极通入H2，正极通入o2，总反应式为2H2+o22H2o。
电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况：
（1）电解质是KoH溶液（碱性电解质）
负极发生的反应为H2-2e-2H+、2H++2oH-2H2o，所以，负极的电极反应式为H2-2e-+2oH-2H2o；正极是o2得到电子，即o2+4e-2o2-，o2-在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2o生成oH-，即2o2-+2H2o4oH-，因此，正极的电极反应式为o2+2H2o+4e-4oH-。
（2）电解质是H2So4溶液（酸性电解质）
负极的电极反应式为H2-2e-2H+。正极是o2得到电子，即o2+4e-2o2-，o2-在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2o，即o2-+2H+H2o，因此，正极的电极反应式为o2+4H++4e-2H2o(o2+4e-2o2-，2o2-+4H+2H2o)。
（3）电解质是naCl溶液（中性电解质）
负极的电极反应式为H2-2e-2H+，正极的电极反应式为o2+2H2o+4e-4oH-。
说明：①碱性溶液反应物、生成物中均无H+。②酸性溶液反应物、生成物中均无oH-。③中性溶液反应物中无H+和oH-。④水溶液中不能出现o2-。
2.甲醇燃料电池
甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质。
（1）碱性电解质（KoH溶液为例）
总反应式：2CH4o+3o2+4KoH2K2Co3+6H2o
正极的电极反应式：3o2+12e-+6H2o12oH-
负极的电极反应式：CH4o-6e-+8oH-Co2-3+6H2o
（2）酸性电解质（H2So4溶液为例）
总反应式:2CH4o+3o22Co2+4H2o
正极的电极反应式：3o2+12e-+12H+6H2o
负极的电极反应式：2CH4o-12e-+2H2o12H++2Co2
说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同。
3.甲烷燃料电池
甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,电解质溶液为KoH，生成的Co2还要与KoH反应生成K2Co3，所以总反应式为CH4+2KoH+2o2K2Co3+3H2o。
负极发生反应：CH4-8e-+8oH-Co2+6H2o、Co2+2oH-Co2-3+H2o，所以，负极的电极反应式为CH4+10oH--8e-Co2-3+7H2o。正极发生反应：o2+4e-2o2-、o2-+H2o2oH-，所以，正极的电极反应式为o2+2H2o+4e-4oH-。
对于丙烷燃料电池的负极反应式也可以直接这样写：丙烷与氧气反应，1mol丙烷需要和5mol的氧气反应，说明转移20mol的电子，所以在写燃料电池的负极反应时，失去20e-相当于带20单位正电荷，而电极反应式的右边得到3Co2-3带6个单位负电荷，根据电荷守恒，电极反应式的左边需要带6个单位负电荷，需要26oH-，根据氢原子守恒配平水的化学计量数。
说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其他气态烃燃料电池的电极反应式。
4.铝―空气―海水电池
我国首创以铝―空气―海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。
电源负极材料为铝，电源正极材料为石墨、铂网等能导电的惰性材料。
负极的电极反应式：4al-12e-4al3+
正极的电极反应式：3o2+6H2o+12e-12oH-
总反应式：4al+3o2+6H2o4al(oH)3
说明:铝板要及时更换,铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积。
四、燃料电池电极反应式的书写应用举例
1.电解质为酸性电解质溶液
例1.生物燃料电池(BFC)是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池，其能量转化效率高，是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示。
已知C2极的电极反应式为o2+4H++4e-2H2o。下列有关说法不正确的是（）
a．C1极为电池负极，C2极为电池正极
B．电子由C2极经外电路导线流向C1极
C．C1极的电极反应式为C2H5oH+3H2o-12e-2Co2+12H+
D．该生物燃料电池的总反应式为C2H5oH+3o22Co2+3H2o
解析：燃料电池中，通入燃料的一极为负极，发生失电子氧化反应，通入氧气的一极为正极，发生得电子还原反应，a项正确。根据题意知，总反应式为CH3CH2oH+3o22Co2+3H2o，D项正确。可以直接写负极反应式：总反应式中1molCH3CH2oH与3molo2反应，转移的电子数为12mol,也就是1molCH3CH2oH参加反应失去12mol的电子，相当于带12mol的正电荷；根据电荷守恒，反应式的右边也要带12mol的正电荷，即产生12molH+；根据H守恒，反应式的左边需要3mol的H2o；又根据C守恒，反应式的右边有2mol的Co2生成，C项正确。电子由负极经外电路流向正极，B项错误。答案为B。
2.电解质为碱性电解质溶液
例2.据报道，拥有我国完全自主产权的甲醇燃料电池车将在国家4a级以上风景区为游客提供服务。某种甲醇燃料电池的电解液为KoH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是（）
a.正极反应式为o2+4e-+2H2o4oH-
B.工作一段时间后，电解液中的KoH的物质的量不变
C.该燃料电池的负极反应式为CH3oH-6e-+8oH-Co2-3+6H2o
D.该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2（标准状况）时，有0.2mol电子转移
解析：本题综合考查碱性条件下氢氧燃料电池的相关问题。因甲醇燃料电池的电解质为KoH溶液，生成的Co2还要与KoH反应生成K2Co3，故该电池发生的负极反应式是CH3oH-6e-+8oH-Co2-3+6H2o。从总反应式2CH3oH+3o2+4KoH2K2Co3+6H2o可以看出，需消耗oH-，同时生成K2Co3，故KoH的物质的量减小，C错。在KoH溶液中，其正极反应式为o2+2H2o+4e-4oH-；甲醇的一极为负极，其电极反应式可利用总反应式减去正极反应式，为CH3oH-6e-+8oH-Co2-3+6H2o，选项a、B均正确。产生2.24LCl2（标准状况），即有0.1molCl2生成，Cl-由-1价变为0价，转移电子0.2mol，D项正确。故符合题意的是选项C。
3.电解质为熔融碳酸盐
例3.某燃料电池以熔融的K2Co3（其中不含o2-和HCo-3）为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。试回答下列问题。
（1）写出该燃料电池的化学反应方程式。
（2）写出该燃料电池的电极反应式。
（3）为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是什么，它从哪里来？
解析：由于电解质为熔融的K2Co3，且不含o2-和HCo-3，生成的Co2不会与Co2-3反应生成HCo-3的，故该燃料电池的总反应式为2C4H10+13o28Co2+10H2o。按上述燃料电池正极反应式的书写方法（3）知，在熔融碳酸盐环境中，其正极反应式为o2+2Co2+4e-2Co2-3。通入丁烷的一极为负极，其电极反应式可利用总反应式减去正极反应式求得，应为2C4H10+26Co2-3-52e-34Co2+10H2o。从上述电极反应式可看出，要使该电池的电解质组成保持稳定，在通入的空气中应加入Co2，它从负极反应产物中来。
答案：（1）2C4H10+13o28Co2+10H2o（2）正极：o2+2Co2+4e-2Co2-3，负极：2C4H10+26Co2-3-52e-34Co2+10H2o（3）Co2从负极反应产物中来
4.电解质为固体氧化物
例4.一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2o3)的氧化锆(Zro2)晶体，在熔融状态下能传导o2-。下列对该燃料电池的说法正确的是()
a.在熔融电解质中，o2-由负极移向正极
B.电池的总反应式为2C4H10+13o28Co2+10H2o
C.通入空气的一极是正极，电极反应式为o2+4e-2o2-
D.通入丁烷的一极是正极，电极反应式为C4H10+26e-+13o2-4Co2+5H2o
解析：本题以丁烷燃料电池为载体，综合考查了原电池原理涉及的有关“电子流向、电极反应式、总反应式”等内容。因正极上富集电子，根据电性关系，o2-不可能移向正极，a错。由丁烷的燃烧反应及电解质的特性，知该电池的总反应式为2C4H10+13o28Co2+10H2o，B正确。按上述燃料电池正极反应式的书写方法（4）知，在熔融状态下允许o2-在其间通过，故其正极反应式为o2+4e-2o2-，C正确。通入丁烷的一极应为负极，D错。故符合题意的是选项B、C。
五、快乐体验
1.（2009年广东）可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以naCl溶液或naoH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是（）
a.以naCl溶液或naoH溶液为电解液时，正极反应式都为o2+2H2o+4e-4oH-
B.以naoH溶液为电解液时，负极反应式为al+3oH--3e-al(oH)3
C.以naoH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D.电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
2.据媒体报道：以氢氧燃料电池为动力的公交车即将在北京试运行。质子交换膜燃料电池（pemFC）常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢为燃料，空气为氧化剂，铂作催化剂，导电离子是H+。下列对该燃料电池的描述中正确的是（）
①正极反应式为o2+4H++4e-2H2o②负极反应式为2H2-4e-4H+③总的化学反应式为2H2+o2点燃2H2o④氢离子通过电解质向正极移动
a．①②④B．②③④
C．①②③D．①②③④
3.上海世博会期间，氢氧燃料电池车进入世博园，园区内实现了公共交通“二氧化碳零排放”。下列说法中正确的是()
a．CH4燃料电池车也能实现“二氧化碳零排放”
B．燃料电池正极发生氧化反应
C．通入氢气的一极为燃料电池的负极
D．氢氧燃料电池把H2和o2燃烧放出的热能转化为电能
4.下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是()
a．a电极是负极
B．b电极的电极反应式为4oH--4e-2H2o+o2
C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
5.固体氧化物燃料电池(SoFC)以固体氧化物作为电解质，其工作原理如下图所示。下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是（）
a．电极b为电池负极，电极反应式为2o2+4e-4o2-
B．固体氧化物的作用是让电子在电池内通过
C．若H2作为燃料气，则接触面上发生的反应为H2+2oH--4e-2H++H2o
D．若C2H4作为燃料气，则接触面上发生的反应为C2H4+6o2--12e-2Co2+2H2o
6.科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料用于军事目的。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。试回答下列问题。
（1）这种电池放电时发生的化学反应方程式是。
（2）此电池的正极发生的电极反应式是，负极发生的电极反应式是。
（3）电解液中的H+向极移动，向外电路释放电子的电极是。
生物质燃料特性篇9
关键词：空气质量；污染源；相关性；二氧化氮；二氧化硫
中图分类号：X831
文献标识码：a文章编号：16749944（2017）10006303
1引言
大量研究表明，区域环境空气质量与区域污染源具有极强的相关性[1～3]。在特定区域内，环境空气质量污染物在浓度量值、首要污染物天数，以及出现的特定时间段上会呈现特定特征[4]。笔者在系统分析了抚顺市城区高污染燃料的消耗特征、大气污染物治理排放特征以及环境空气质量状况与评价的基础上，采用相关性分析的方法，系统分析了抚顺市城区2014年环境空气质量污染物的浓度量值、首要污染物天数的及月分布，与高污染燃料燃烧污染物排放量之间的关系，为高污染燃料禁燃区科学客观地划分提供必要条件。
2主要污染物的识别与确定
高污染燃料禁燃区划分方案需要明确确定影响区域环境空气质量的主要污染物。中国国家标准《环境空气质量标准》（GB3095-2012）共确定六项污染物[5]，分别是So2、no2、Co、o3、pm10和pm2.5。这六项污染物在崴吵乔域环境空气质量浓度特征、首要污染物天数以及时间分布上呈现了以下明显特点。
（1）以pm10、pm2.5代表的烟（粉）尘颗粒物和o3，是自2012年全市有系统环境空气质量监测数据以来最主要的三种污染物。2012年二级空气质量以下污染天数为73d，o3占了47d约64%，pm10为26d约36%；2013年二级空气质量以下污染天数为78d，o3占了21d约27%，pm10为30d约38%，pm2.5为27d约35%；距现在最近的2014年，二级空气质量以下污染天数为123d，o3占了41d约33%，pm10为10d约8%，pm2.5达到了71d约58%（图1）。这些数据表明，抚顺市的环境空气污染的主要污染物即为o3和烟（粉）尘颗粒物。
（2）pm10、pm2.5和o3污染物在年度内出现的时间段上，pm10、pm2.5主要出现春、秋和冬季三季，o3污染物主要出现在夏季。
（3）So2、no2、Co、o3、pm10和pm2.5六项污染物，特别是pm10、pm2.5和o3污染物在浓度上，年度内呈现规律性分布。So2、no2、pm10和pm2.5一直呈凹型抛物线，这表明4种污染物在污染排放源上具有同一性，而o3呈凸型抛物线。研究表明，o3是环境空气的二次污染物，是由于no2引发，在夏季强紫外光辐射照射下产生了no、o、no2、o2和o3各成分间循环的光化学反应。图1也表明，o3的存在与抚顺市的光照时间存在良好的相关性，尽管日照时间仅是no、o、no2、o2和o3各成分间转化的一个因素，但是光照时间却和紫外线的辐射强度存在一致性。因此，在污染源对环境空气质量的影响方面，应o3将与no2归类，分析no2与污染源排放的关系。
通过上述3个规律的分析可知，pm10、pm2.5代表的烟（粉）尘颗粒物和no2是首要的污染物因子。而So2一直以来作为环境空气污染必须分析的污染物，在抚顺市的浓度量值在年度内的分布特征又与pm10、pm2.5具有相同分布特征和同源性，所以也应该把So2作为污染物因子。因此，抚顺市环境空气污染物因子确定为pm10、pm2.5、no2和So2。
3主要污染物与污染源相关性分析
两个变量间的相关性分析是建立两种变量是否有关联的重要方法。
为客观分析污染物排放源强度与环境空气质量间的关系，做如下技术处理。
（1）将全年烟气中的So2、烟（粉）尘和氮氧化物排放量分为取暖期附加排放量和工业污染源排放背景值两部分，工业污染源各排放总量按12个月平均到每月中，冬季取暖期的排放量按5个月平均，分别再加到1、2、3、11和12月等5个月中。按照此方法，全年分成了取暖期和非取暖期两段，取暖期分别为1、2、3、11和12月共5个月份，非取暖期为4、5、6、7、8、9和10月共7个月份。冬季取暖期的烟气污染物排放量包括取暖锅炉排放源和工业生产使用的高污染燃料源，非取暖期仅为生产使用的高污染燃料源。
（2）将各污染物月排放量进行二次曲线拟合，与对应污染物的月平均浓度或者污染天数进行相关性比较，确定污染物排放是否和环境空气污染因子具有相关性。
3.1烟气So2的排放量与环境空气So2浓度间的相关性
烟气So2的排放量与环境空气So2浓度间的相关性如图2。
由图2可知，烟气So2的排放量的拟合线与环境空气So2月浓度的拟合均是一致的凹抛物线，具有良好的一致性，两者相关性分别达到了0.7180和0.9634。凹抛物线特征进一步说明，两者存在的良好的相关性，环境空气中的So2的浓度与烟气排放So2的数量极其相关。So2的排放量在一年中的1、2和3月及11月、12月高，而环境空气So2对应月的平均浓度也高，这也是取暖期比非取暖期多燃烧消耗了大量高污染燃料所致[7]。但是根据第五章的环境空气质量分析表明，So2虽不是首要超标污染物，但是仍有一些天iaQi值超过100，因此仍需作为高污染燃料禁燃区划分的污染标识物之一。
3.2烟气中烟（粉）尘的排放量与环境空气pm10和pm2.5之间的相关性
抚顺市高污染燃料燃烧排放烟（粉）尘的排放量与环境空气pm10和pm2.5之间的相关性如图3，4所示（以抚顺市2014年污染物排放量和环境空气质量为代表）。
由图3可知，烟气烟（粉）尘的排放量与环境空气pm10和pm2.5月均浓度均呈现1～3月份、11～12月份高而中间各月份低的现象，具有良好的一致性，这表明取暖期比非取暖期多燃烧消耗了大量高污染燃料所致[8]。图4表明，每月污染天数的分布特征与烟（粉）尘排放量也呈现良好的相关系，并且燃烧排放的烟（粉）尘造成空气中的pm10和pm2.5超标的污染物，已在2013年开始成为抚顺市的最主要的污染物，2014年两者污染天数之和已达80d，占全年污染天数的65%。pm10和pm2.5的污染应该受到严格的注意和防控。
从三者的拟合线来看（图3），烟（粉）尘的排放量的拟合线与环境空气pm10和pm2.5月均浓度拟合线均是一致的凹抛物线型。虽然pm10和pm2.5的拟合度并不高，但是在9次多项式以内，2次多项式抛物线拟合形式的相关系数仍然最高。凹抛物线的特征也说明了烟（粉）尘的排放量与环境空气pm10和pm2.5月均浓度存在的良好的相关性。这个结论与其他城市的研究结果相同[9]。
pm2.5月首要污染天数间的相关性
造成pm10和pm2.5拟合线相关系数不高的原因，与非取暖期呈现部分高值有关，这是因为非取暖期高污染燃料燃烧排放烟（粉）尘颗粒物数量虽然低于取暖期，但由于烟（粉）尘粒度过细，沉降性不佳，几年累积的结果，一旦空气层结稳定，必然会造成环境空气pm10和pm2.5偏高的现象[6]，研究表明，高污染燃料的燃烧，如果治理水平不高，在常规的干法除尘工艺条件下，直径小于2.5μm的pm2.5无法去除，除非采用湿法除尘。这说明了取暖期和非取暖期高污染燃料燃烧排放的烟（粉）尘均是pm10和pm2.5成为环境空气质量污染最主要的污染物。因此全国很多城市均把高污染燃料燃烧排放的烟（粉）尘作为环境空气pm10和pm2.5超标的元凶。
综合上述分析，烟气中烟（粉）尘的排放量与环境空气pm10和pm2.5之间均在良好的相关性，pm10和pm2.5的烟（粉）尘应作为高污染燃料禁燃区划分的最主要的污染标识物之一。
3.3烟气nox的排放量与环境空气no2浓度间的相关性
烟气nox的排放量与环境空气no2浓度间的相关性如图5。
由图5可知，烟气nox的月排放量及其拟合线与no2月浓度变化趋势具有良好的一致性。从两者的拟合线来看，烟气nox的月排放量与环境空气no2月平均浓度的拟合线均是一直的凹抛物线，相关系数R2分别为0.7180和0.7294。具有良好的一致性，同前述So2和烟（粉）尘颗粒物的分析结果一样，凹抛物线特征进一步说明了两者存在的良好相关性，环境空气中的nox的浓度与烟气排放no2的数量极其相关[10]。nox的排放量在一年中的1、2、3、11、12月呈现高值，而环境空气no2在对应月上的平均浓度也呈现高值，这与取暖期比非取暖期多燃烧消耗了大量高污染燃料有关。
no2在夏季浓度偏低，还在于夏季转化为o3所致。一般而言，o3与nox的排放量的关系如图6。
图6表明，由nox氧化物、o2和紫外线光化学反应产生的o3应该引起重视。5～9月份虽然出现的降水天气对烟（粉）尘颗粒物有良好的清除作用，但是这些月份的强辐射，nox会引发o3的产生[11]。只有控制了nox的排放，才能抑制o3的产生，进而改变夏季抚顺市空气o3超标的现象。
因此，nox作为高污染燃料燃烧的烟气排放的引发的o3污染的引发剂的角度，no2、no等nox也应该作为高污染燃料禁燃区划分的污染标识物。
4结语
pm10、pm2.5代表的烟（粉）尘颗粒物和no2是首要的污染物因子；烟气So2的排放量的拟合线与环境空气So2月浓度的拟合均是一致的凹抛物线，具有良好的一致性，两者相关性分别达到了0.7180和0.9634；烟（粉）尘的排放量的拟合线与环境空气pm10和pm2.5月均浓度拟合线均是一致的凹抛物线型，排放量与环境空气pm10和pm2.5月均浓度存在的良好的相关性；烟气nox的月排放量及其拟合线与no2月浓度变化趋势具有良好的一致性，拟合相关系数R2分别为0.7180和0.7294，具有良好的一致性。
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生物质燃料特性篇10
生物质能的分类及其发展
生物质包括植物光合作用直接或间接转化产生的所有产物，从这个概念出发，生物质能就是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。生物质主要有4类：农作物秸秆及其他残余物、林产品和木材加工残余物、动物粪便、能源植物。但是，从作为可以产生能源的资源角度看，城市和工业有机废弃物和有机废水也是生物质能资源。
生物质能具有可再生性、低污染性、广泛分布性等特点。根据技术手段可分为直接燃烧技术、热化学转换技术、生物转换技术、液化技术和有机垃圾处理技术等。依据这些技术手段，生物质能可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。
直接燃烧和发电
直接燃烧发电的过程是：生物质与过量空气在锅炉中燃烧后，得到的热烟气和锅炉的热交换部件换热，产生出的高温高压蒸气在蒸汽轮机中膨胀做功发电。
直接燃烧是使用最广泛的生物质能源转化方式，技术成熟。在发达国家，生物质直接燃烧发电站可再生能源发电量的70％。与燃煤发电相比，生物质直接燃烧发电的规模较小，锅炉负荷大多在20兆瓦～50兆瓦，系统发电效率大多为20％～30％。目前，美国生物质发电装机容量已达10500兆瓦，70％为生物质一煤混合燃烧工艺，单机容量10兆瓦～30兆瓦，发电成本3～6美分／千瓦时，预计到2015年，装机容量将达16300兆瓦。
国外生物质直接燃烧发电技术已基本成熟，进入推广应用阶段。该技术规模效率较高，单位投资也较合理，但它要求生物质资源集中，数量巨大，如果考虑生物质大规模收集或运输的支出，则成本较高，比较适合现代化大农场或大型加工厂的废物处理等，不适合生物质较分散的发展中国家。我国目前农业现代化程度较低，生物质分布分散，采用大规模直接燃烧发电技术有一定困难。
生物质气化及发电
生物质气化的基本原理是在不完全燃烧条件下，将生物质原料加热，使较高分子量的有机化合物裂解为低分子量的Co、CH4等可燃气体。转化过程的气化剂有空气、氧气、水蒸气等，但以空气为主。气化原料是农作物秸秆或林产加工废弃物。生物质气化产出气的热值根据气化剂的不同存在很大差异，当以空气为气化剂时，产出气的热值在4200千焦／立方米～5300千焦／立方米之间，该气体可以作为农村居民的生活能源，也可以通过内燃机发电机组发电。
生物质气化发电技术在国际上已受到广泛重视。国外小型固定床生物质气化发电已商业化，容量为60千瓦～240千瓦，气化效率70％，发电效率为20％，以印度农村地区的应用比较成功。发达国家如奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典和美国等，比较关注的是生物质气化联合循环发电技术(BiGCC)。该技术的系统效率可达40％，有可能成为生物质能转化的主导技术之一。这一技术存在的问题是单位投资额非常高，并且技术稳定性不够。
我国有着良好的生物质气化发电基础，在上世纪60年代就开发了60千瓦的谷壳气化发电系统。目前已开发出多种固定床和流化床小型气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝等为原料，生产燃料气，主要用于村镇级集中供气。
生物质致密(压缩)成型燃料技术
将生物质粉碎至一定的粒度，不添加粘接剂，在高压条件下，可以得到具有一定形状的固体燃料。成型燃料可再进一步炭化制成木炭。根据挤压过程是否加热，生物质致密(压缩)成型燃料有加热成型和常温成型两种；根据最后成型的燃料形状可以分为棒状燃料、颗粒燃料和块状燃料三种。生物质致密(压缩)成型技术解决了生物质能形状各异、堆积密度小且较松散、运输和贮存使用不方便的缺点，提高了使用效率。
成型燃料在国外很受重视，开始研究时的着眼点以代替化石能源为目标。上世纪90年代，欧洲、美洲、亚洲的一些国家在生活领域大量应用生物质致密成型燃料。后来，以丹麦为首开展了规模化利用的研究工作。丹麦著名的能源投资公司Bwe率先研制成功了第一座生物质致密成型燃料发电厂。随后，瑞典、德国、奥地利先后开展了利用生物质致密成型燃料发电和作为锅炉燃料等的研究。美国也已经在25个州兴建了树皮成型燃料加工厂，每天生产的燃料超过300吨。但生物质成型燃料仍以欧洲的一些国家如丹麦、瑞典、奥地利发展最快。
我国生物质成型燃料技术基础好，设备水平与世界先进水平差别不很大，不足的是我国成型燃料的应用水平还不高。
沼气技术
有机物在厌氧及其他适宜条件下，经过微生物分解代谢，产生以甲烷为主要气体的混合气体，即沼气。一般沼气中甲烷含量为50％～70％，每立方米沼气的热值为17900千焦～25100千焦。生产沼气的原料可以是高浓度的有机废水，也可以是畜禽粪便、有机垃圾和农作物秸秆等。
在发达国家，主要发展厌氧技术处理畜禽粪便和高浓度有机废水。目前，日本、丹麦、荷兰、德国、法国等发达国家均普遍采取厌氧法处理畜禽粪便。美国、英国、意大利等发达国家的沼气技术主要用于处理垃圾。美国纽约斯塔藤垃圾处理站投资2000万美元，采用湿法处理垃圾，日产26万立方米沼气，用于发电、回收肥料，效益可观，预计10年可收回全部投资。英国以垃圾为原料实现沼气发电18兆瓦，今后10年内还将投资1.5亿英镑，建造更多的垃圾沼气发电厂。
在发展中国家，沼气池技术主要使用农作物秸秆和畜禽粪便生产沼气作为生活炊事燃料，如印度和中国的家用沼气池。同时，印度、菲律宾、泰国等发展中国家也建设了大中型沼气工程和处理禽畜粪便的应用示范工程。我国是利用生物质生产沼气最多的国家。
燃料乙醇
生物质可以通过生物转化的方法生产乙醇。目前在生物能源产品产业规模方面，发展最快的就是燃料乙醇。生产燃料的乙醇主要有甘蔗乙醇、玉米乙醇和木薯乙醇三种，燃料乙醇的消耗量已超过世界乙醇产量的60％以上。
巴西是世界上最早利用甘蔗生产燃料乙醇的国家。以甘蔗为原料，工艺相对简单，既节能又节省投资，生产成本较低。目前，巴西有520多家燃料乙醇生产厂，年产燃料乙醇1200万吨，有1550万辆汽车以乙醇汽油作为燃料。
美国从上世纪70年代末开始用玉米生产燃料乙醇，到2005
年产量已经超过1200万吨。尽管目前乙醇的生产成本较高，但在美国，玉米燃料乙醇已成为一种成熟的石油替代品。
我国从2002年开始用陈化粮生产燃料乙醇，生产规模达102万吨，主要以玉米和小麦为原料。其背景是在1996年～1999年连续4年粮食总产量稳定5亿吨左右，粮食供过于求，粮食阶段性过剩并出现大量积压的情况下提出的。实践证明，粮食燃料乙醇生产技术成熟、工艺完善，是目前比较现实的石油替代燃料。
但面对我国人多地少的实际，大规模推广应用粮食燃料乙醇显然存在着原料供应的瓶颈问题，长远来说必须开发非粮食为原料的乙醇燃料。“十五”期间，国家开展了非粮食能源作物――甜高粱培育等关键技术的研究与开发，包括利用甜高粱茎秆汁液和纤维素废弃物等生物质制取乙醇的技术工艺。对第一种技术工艺，我国初步具备了规模化开发的基础，但纤维素废弃物制取乙醇燃料技术还存在技术不成熟、诸多关键技术尚未解决等问题。
生物柴油
生物柴油是利用动植物油脂生产的一种脂肪酸甲(乙)酯。制造柴油的原料很多，既可以是各种废弃的动植物，也可以是含油量比较高的油料植物。实践证明，生物柴油不仅具有良好的燃烧性能，还有良好的理化特性和动力特性。
国外通常采用大豆和油菜籽生产生物柴油，但成本稍高。为降低成本，一些国家开始用废弃食用油和专门的木本油料植物生产生物柴油。目前，生物柴油在欧盟已经大量使用，进入商业化发展阶段。2004年欧盟生物柴油产量为224万吨，并计划到2010年达到800万吨～1000万吨。
我国人多地少，发展生物柴油只能靠非食用油料资源。因此，我国目前生产生物柴油的原料主要是餐饮废油、工业废油、某些植物油和菜籽油、棉籽油的下脚料等。利用这些原料既回收利用了资源，又解决了环境污染问题。我国生物柴油的生产起步晚，但发展较快。目前已有30多家生物柴油生产厂。
除了上述生物质能利用技术外，还有生物制氢技术、热裂解技术等，基本处于研究阶段。
我国发展生物质能的必要性
开发生物质能具有能源与环境双重效益，有可能成为未来可持续发展能源系统的主要能源之一。因此，许多国家都高度重视生物质能源开发，并制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的乙醇能源发展计划等。联合国开发计划署(UnDp)、欧盟和美国(Doe)的可再生能源开发计划中也都把生物质能列为重点发展方向。
目前，生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气的世界第四大能源。据估算，地球陆地每年生产1000亿吨～1250亿吨干生物质；海洋年生产500亿吨干生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量，相当于目前世界总能耗的10倍。
我国的生物质资源也相当丰富。目前我国生物质能年获得量达到3.14亿吨标准煤，到2050年资源潜力可达到9.04亿吨标煤且潜力巨大。
根据发达国家的经验可知，现今正是我国实现工业化的关键时期。大部分发达国家在此期间(此时人均GDp在3000美元左右)都经历了人均能源、资源消费量快速增长和能源、资源结构快速变化的过程。这对能源安全等问题提出了更高的要求。据预测，2020年中国一次能源的需求为25亿吨～33亿吨标准煤，最少将是2000年的2倍；2050年的一次能源需求估计将在50亿吨标准煤左右。根据我国现在的能源需求增长趋势推算，到2020年，我国仅石油的缺口就将达1.3亿吨～1.5亿吨。能源供应不足问题已成为我国经济社会发展的主要矛盾之一。因此，要从根本上解决我国能源供应不足的问题，必须实施多元化能源发展战略，积极开发生物质能源是出路之一。
从保护环境角度看，我国So2，排放量已居世界第一位，Co2排放量仅次于美国居第二位。2006年，So2排放量达2550万吨，其中约85％是燃煤排放的。酸雨面积已超过国土面积的1／3。So2和酸雨造成的经济损失约占GDp的2％。生物质能属于清洁能源，生物质中有害物质(硫和灰分等)的含量仅为中质烟煤的1／10左右。同时，生物质二氧化碳的排放和吸收构成自然界碳循环，其能源利用可实现二氧化碳零排放，扩大生物质能利用是减排Co2,最重要的途径。
另外，生物质一直是我国农村的主要能源之一。因地制宜开展生物质能利用技术及产品的研究、推广和使用，可以把农民从烟熏火燎中彻底解放出来，既节约资源，又可以改善农民的居住环境，减少水土流失，提高其生活水平。
我国发展生物质能存在的问题