生物能利用进展(制乙醇发电和制氢)
生物制氢技术现状及其发展潜力
生物制氢技术现状及其发展潜力引言：随着人类对清洁能源需求的不断增加，生物制氢技术作为一种潜在的可再生能源解决方案，备受关注。
本文将探讨生物制氢技术的现状以及其未来的发展潜力。
一、生物制氢技术的现状1. 生物制氢技术的基本原理生物制氢技术是利用微生物通过发酵过程产生氢气。
这些微生物可以利用有机物质，如葡萄糖或纤维素等，通过酶的作用将其转化为氢气和二氧化碳。
这一过程被称为发酵产氢。
2. 目前已知的发酵产氢微生物目前已知有多种微生物可以用于发酵产氢，包括厌氧菌类、光合菌类和产氢细菌等。
这些微生物具有不同的特性和适应环境的能力，可以在不同的条件下产生氢气。
3. 生物制氢技术的优势和挑战生物制氢技术相比传统的化学制氢方法具有以下优势：可再生、清洁、低碳排放。
然而，生物制氢技术也面临一些挑战，如微生物的培养和维持、产氢效率的提高以及废水处理等问题。
二、生物制氢技术的发展潜力1. 生物制氢技术在能源领域的应用前景生物制氢技术可以用于替代传统的化石燃料，成为未来能源的重要来源之一。
利用生物制氢技术产生的氢气可以用于发电、交通运输等领域，实现能源的清洁和可持续发展。
2. 生物制氢技术的创新和改进随着科学技术的不断进步，生物制氢技术也在不断创新和改进。
研究人员正在开发新的微生物菌株，改进发酵产氢的效率和稳定性。
此外，一些新的方法和技术，如基因工程、微生物群落工程等，也被应用于生物制氢技术的改进中。
3. 生物制氢技术与其他能源技术的结合生物制氢技术可以与其他能源技术相结合，形成多能源系统。
例如，将生物制氢技术与太阳能、风能等可再生能源相结合，可以实现能源的互补和稳定供应。
4. 生物制氢技术在环保领域的意义生物制氢技术的发展不仅可以解决能源问题，还可以减少环境污染和温室气体排放。
生物制氢技术可以将废弃物和废水转化为有用的能源，从而实现废物资源化和环境保护的双重目标。
结论：生物制氢技术作为一种可持续发展的能源解决方案，具有巨大的发展潜力。
生物质能的资源利用与技术进展
生物质能的资源利用与技术进展在当今全球能源需求不断增长，传统能源逐渐枯竭，环境问题日益严峻的背景下，生物质能作为一种可再生、清洁的能源，受到了广泛的关注和研究。
生物质能来源于有机物，包括植物、动物及其排泄物、垃圾和有机废水等。
它的资源丰富，分布广泛，具有巨大的开发利用潜力。
生物质能的资源利用形式多种多样。
其中，生物质发电是较为常见的一种方式。
通过直接燃烧生物质或者利用生物质气化技术产生可燃气体，驱动涡轮机发电。
这种方式不仅能够有效地利用生物质资源，还能减少对传统化石燃料的依赖，降低温室气体排放。
例如，在一些农业发达的地区，利用农作物秸秆进行发电，既解决了秸秆处理的难题，又为当地提供了电力。
生物液体燃料也是生物质能利用的重要领域。
生物乙醇和生物柴油是目前应用较为广泛的两种生物液体燃料。
生物乙醇通常由富含糖分的农作物，如甘蔗、玉米等发酵制成。
而生物柴油则可以通过植物油或动物脂肪的酯交换反应获得。
这些生物液体燃料可以与传统的汽油、柴油混合使用，或者直接作为替代燃料，应用于交通运输领域。
随着技术的不断进步，生物液体燃料的性能和成本逐渐优化，其市场份额也在不断扩大。
此外，生物质还可以用于生产生物沼气。
通过厌氧发酵，将有机废弃物如畜禽粪便、餐厨垃圾等转化为甲烷为主的生物沼气。
生物沼气不仅可以用于发电和供热，还可以作为居民生活用气。
在一些农村地区，沼气池的建设和应用，为解决农村能源问题和改善环境卫生发挥了重要作用。
在生物质能的技术进展方面，也取得了一系列显著的成果。
生物质气化技术不断完善，提高了气化效率和气体品质，降低了污染物排放。
新型的催化气化技术和高温等离子体气化技术的研发，为生物质能的高效转化开辟了新的途径。
生物质热解技术也得到了快速发展。
通过控制热解条件，可以获得不同品质的生物油、生物炭和可燃性气体。
生物油经过进一步精炼，可以作为燃料或化工原料使用；生物炭具有良好的吸附性能和土壤改良作用；可燃性气体则可用于发电或供热。
化学工程中的生物质能源利用技术
化学工程中的生物质能源利用技术随着全球经济的不断发展和人口的不断增长，化石燃料资源日益枯竭。
如何利用可再生的生物质能源已成为全球范围内的热门话题。
化学工程是利用化学、物理等原理和技术，在工业生产过程中将原材料转化成有用的化学品，具有广阔的应用前景。
本文将讨论生物质能源在化学工程中的利用技术。
一、生物质能源的种类生物质能源是指可再生性质的从生物体（植物、动物及其废弃物）所得到的能量。
根据其来源、成分和性质，可以将生物质能源分为以下几种：1.生物质原料：指从植物中提取的可用能源，如木材、秸秆、草等。
2.生物质废弃物：指农业、林业、动物饲养等过程中产生的废弃物，如杂草、秸秆、动物粪便等。
3.剩余生物质：指由植物制造过程中产生的过剩或废弃物，如木材加工中的锯屑、树皮、废弃纤维等。
4.生物质液体燃料：是指通过生物技术手段将生物物质进行转化，得到的生物柴油、生物乙醇等液体燃料。
二、生物质能源在化学工程中的应用1.生物质热化学转化技术生物质热化学转化技术是指在高温和高压的情况下，将生物质通过碳氢氧的气化反应，转化成一种气体混合物，即合成气（syngas）。
合成气主要含有CO、H2等气体，可用于火力发电和燃气发动机中，进而提供能源。
在此基础上，进一步开发出了生物质气化制油技术、生物质气化制氢技术、生物质气化制甲醇技术等，将生物质转化成多种化工原料和能源，实现了可持续利用。
2.生物质生物化学转化技术生物质生物化学转化技术是指利用微生物在自然环境中分解和转化生物质成分的能力，制备生物质液态燃料和化学品。
其主要技术包括生物质发酵制乙醇技术、生物法制备生物柴油技术、生物质热压裂解技术等。
生物质发酵制乙醇技术是利用微生物对生物质进行酶解、发酵过程，生产乙醇。
该技术既可利用食用、淀粉类物质进行发酵，也可利用纤维素类物质进行发酵，适用范围广，但产量和工艺还需继续提高。
生物法制备生物柴油技术是通过生物法将生物质中的油脂和蛋白质转化成直链烷基脂肪酸甲酯，常见的微生物有黄酮单胞菌、环栅棒菌等。
生物制氢的研究进展
生物制氢的研究进展氢气是高效、清洁、可再生的能源，在全球能源系统的持续发展中将起到显著作用，并将对全球生态环境产生巨大的影响。
氢本身是可再生的，在燃烧时只生成水，不产生任何污染物，甚至也不产生COZ，可以实现真正的“零排放”。
此外，氢与其它含能物质相比，还具有一系列突出的优点。
氢的能量密度高，是普通汽油的2.68倍；用于贮电时，其技术经济性能目前已有可能超过其它各类贮电技术；将氢转换为动力，热效率比常规化石燃料高30－60％，如作为燃料电池的燃料，效率可高出一倍；氢适于管道运输，可以和天然气输送系统共用；在各种能源中，氢的输送成本最低，损失最小，优于输电。
氢与燃料电池相结合可提供一种高效、清洁、无传动部件、无噪声的发电技术。
小型的低温固体离子交换膜燃料电池可用在汽车和火车机车上；氢也能直接作为发动机的燃料，日本已开发了几种型号的轻能车。
预计到21世纪初，燃氢发动机将在汽车、机车、飞机等交通工具的应用中实现商业化。
氢能作为“二次能源”，国际上的氢能制备来自于矿石燃料、生物质和水工艺主要有电解制氢、热解制氢、光化制氢、放射能水解制氢、等离子电化学法制氢和生物制氢等。
在这些方法中，90％都是通过天然的碳氢化合物一天然气、煤、石油产品中提取出来的。
除了生物制氢技术外，其它的制氢技术都要消耗大量的化石能源，而且也要在生产过程中造成环境污染，所以采用生物制氮技术，减少环境污染，节约不可再生能源，可能成为未来能源制备技术的主要发展方向之一。
1、生物制氢技术的发展早在19世纪，人们就已经认识到细菌和藻类具有产生分子氢的特性。
20世纪70年代的石油危机使各国政府和科学家意识到急需寻求替代能源，生物制氢第一次被认为具有实用的可能，自此，人们才从获取氢能的角度进行各种生物氢来源和产氢技术的研究。
当今世界所面临的能源与环境的双重压力，使生物制氢研究再度兴起。
各种现代生物技术在生物产氢领域的应用，大大推进了生物制氢技术的发展。
生物能源技术的发展历程
生物能源技术的发展历程生物能源技术是利用生物物质转化为可再生能源的一种环保能源技术。
随着人类对于环保能源需求的不断增加，生物能源技术也得到了越来越多的关注和应用。
本文将介绍生物能源技术的发展历程。
一、生物质能源的利用生物质能源是指利用植物、动物等生物体或其代谢废物来制取燃料、发电等能源形式。
早在几百年前，人们就开始利用生物质能源作为生活和工作中的燃料。
例如，以木材为燃料的壁炉和火炉是人类最早的取暖方式；而动物粪便则被用来施肥和制造燃料。
生物质能源的利用通过对生物质的热化学变化进行掌控，实现了能源的高效利用。
二、生物质制氢技术的发展生物质制氢技术是将生物物质转化为氢气，用做清洁能源的一种技术。
近年来，随着能源危机和环保意识的不断提高，生物质制氢技术的研究也得到越来越多的关注。
最早的生物质制氢技术是利用微生物的代谢反应将有机物质转化为氢气。
而后，人们利用生物质的焚烧产生的热能来促进生物质制氢的反应，并通过加入催化剂等手段提高了生物质制氢的效率。
现今，人们通过改进和完善这些技术，进一步提高了生物质制氢的效率和可持续性。
三、生物质发电技术的发展生物质发电技术是将生物质通过热化学或生物化学反应转化为电能的一种技术。
相较于化石燃料发电方式，生物质发电技术具有更为环保、可再生的特点，能够有效减少环境污染。
最早的生物质发电技术是通过传统燃烧方式发电，但这种方式效率较低并且污染环境。
随后，人们开发出了气化和液化等无烟无臭的生物质发电技术，并通过改进材料及反应技术降低了生物质发电的成本和能耗，使其成为一种更加可持续、更加环保的清洁能源。
四、生物质液化技术的发展生物质液化技术是将生物质转化为燃料油、生物柴油等高效可再生清洁能源的一种技术。
生物质液化技术的优点在于不同生物质能在同一过程中获得最高的利用率，并产生高密度的节能生物燃料。
最早的生物质液化技术是通过热化学气化反应，将生物质转化为液态能源。
而后，人们利用湿法化学和生物化学方法，将生物质转化为燃料油、生物柴油等可持续生物能源，并实现了清洁利用。
生物质制氢技术及其研究进展
生物质制氢技术及其研究进展张晖;刘昕昕;付时雨【摘要】在制浆造纸、生物炼制以及农业生产过程中,会产生许多生物质下脚料或废弃物,通过制氢技术可将这些废弃物转化再利用.以生物质为原料来制取氢气具有节能、环保、来源丰富的优点,主要包括化学法与生物法.化学法又细分为气化法、热解重整法、超临界水转化法以及其他化学转化方法.生物法可细分为光解水制氢、光发酵制氢、暗发酵制氢以及光暗耦合发酵制氢.本文对多种生物质制氢方法及原理进行总结,对各种方法的优缺点进行对比,介绍了近年来生物质制氢技术的研究进展,最后对生物质制氢的发展提出展望.【期刊名称】《中国造纸》【年(卷),期】2019(038)007【总页数】7页(P68-74)【关键词】氢气;生物质;气化;热解;发酵【作者】张晖;刘昕昕;付时雨【作者单位】华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640;华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640;华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640【正文语种】中文【中图分类】TS79;TQ51随着制浆造纸、生物炼制产能的提高，工农废弃物排放量逐渐增加。
在制浆造纸中，这些废弃物包括制浆备料废渣、碎浆筛浆排渣、机械分切下脚料以及污水处理产生的富含有机质的造纸污泥[1]。
在农业生产、城市绿化及生物炼制中，同样存在着大量生物质剩余废弃物[2]。
生活中，以木质纤维为原料的用品种类繁多,如纸杯、纸盘、纸基包装等。
这类废弃物虽具备环境友好的特点，但是降解需要时间，将其废弃会对环境产生影响，并造成生物质资源的浪费[3]。
如何将这些废弃物资源化利用是亟待解决的问题。
近年来，以生物质为基础的制氢技术逐步发展，为生物质废弃物的转化利用提供了新途径。
1 氢气及生物质制氢氢气无毒、质轻、燃烧性良好，在传统燃料中热值最高，是公认的清洁能源，其开发利用有助于解决能源危机与环境污染问题，受到研究者们广泛关注[4]。
生物质能源的利用方法及发展趋势
生物质能源的利用方法及发展趋势2013级博士研究生王波指导老师；陈新德生物质能源是蕴藏在生物质中的能量,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。
生物质能源具有燃烧容易、污染少、灰分较低等优点,是可再生的清洁能源。
目前所使用的化石能源导致环境污染日益严重,是造成臭氧层破坏、全球气候变暖、酸雨等灾难性后果的直接因素,而且地球上现存的化石燃料按消费量推算,在今后50～80年将最终消耗殆尽。
根据生物学家估算,地球上每年生长的生物能总量约1400～1800 亿吨(干重),相当于目前世界总能耗的10倍。
我国的生物质能源也极为丰富,现在每年农村中的秸秆量约6.5亿吨,到2010年将达7.26亿吨,相当于5亿吨标准煤。
因此,利用生物质能源取代化石能源是解决能源问题的良好途径,发展林业生物质能源,凸显国家战略,是我国生物质能源发展的战略重点和优势。
生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。
有许多国家都制定了相应的开发研究计划,包括日本的阳光计划、巴西的酒精能源计划、印度的绿色能源工程、美国的生物质产业发展路线图等发展计划。
生物质能源可以通过热化学转换技术、物理化学转换技术和生物转换技术制取沼气、燃料乙醇、生物柴油、发电等。
我国政府高度重视生物质能源的开发与利用。
早在1992年国务院批准的《中国环境发展十大对策》中就明确提出,要“因地制宜地开发利用和推广太阳能、风能、地热能、生物质能等新能源”。
目前有的生物质能源产业化技术主要包括以下几个方面。
一、沼气利用技术、沼气利用技术指将畜禽粪便、高浓度有机废水、生活垃圾等通过厌氧发酵生成以甲烷为主的沼气的技术，同时生成沼液、沼渣可作为有机肥施用于农田。
沼气是热值较高的洁净可燃气，可用作生活和工业燃料或发电，是很好的无公害能源，沼气工程建设可带来环境效益。
目前沼气技术在利用中存在有异味、二次污染等难题，另外，我国多数对沼液、沼渣工业化生产有机肥的研究停留在田间施用方法、施用效果上，缺少工程处理及转化为附加值更高的有机肥的方法；在温度较低的北方地区，沼气系统陷入启动难、维护难、微生物选育难的境地，所以该技术虽然已是产业化技术，但在使用率和技术推广工作上仍存在一定的障碍。
生物质能制氢方法原理和经济性
生物质能制氢方法原理和经济性导读：1、生物质制氢气方法；2、生物质生物发酵制氢原理；3、光合细菌产氢示意图；4、黑暗厌氧发酵产氢示意图；5、生物制氢应用到工业中的经济性。
生物质是一种复杂的材料，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，以及少量的单宁酸、脂肪酸、树脂和无机盐。
这种可再生的原材料具有很大的潜力，可用于发电和生产高附加值化学品。
生物质能源作为一种新型可再生能源用于制氢，是绿色氢气的重要来源。
生物质制氢的主要途径为生物质发电，然后用电解水制氢；或者生物质发酵制氢；或者用生物质化工热裂解制氢；还可以利用生物质制成乙醇，再进行乙醇重整制氢。
可表示为表4-2。
表4-2生物质制氢气方法生物质发电，再用此电电解水制氢，与通常的电解水制氢并无不同。
这里主要介绍生物质生化发酵制氢、生物质化工热裂解制氢和生物质制乙醇、乙醇制氢。
生物质生物发酵制氢原理根据所用的微生物、产氢底物及产氢机理，生物制氢可以分为3种类型：①绿藻和蓝细菌(也称为蓝绿藻)在光照、厌氧条件下分解水产生氢气，通常称为光解水产氢或蓝、绿藻产氢；②光合细菌在光照、厌氧条件下分解有机物产生氢气，通常称为光解有机物产氢、光发酵产氢或光合细菌产氢；③细菌在黑暗、厌氧条件下分解有机物产生氢气，通常称为黑暗(暗)发酵产氢或叫发酵细菌产氢。
(1)光解水产氢(蓝、绿藻产氢)蓝细菌和绿藻的产氢在厌氧条件下，通过光合作用分解水产生氢气和氧气，所以通常也称为光分解水产氢途径。
其作用机理和绿色植物光合作用机理相似，这一光合系统中，具有两个独立但协调起作用的光合作用中心：接收太阳能分解水产生H+、电子和O2的光合系统Ⅱ(PSⅡ)以及产生还原剂用来固定CO2的光合系统I(PsI)。
PSⅡ产生的电子，由铁氧化还原蛋白(Fd)携带经由PSn和PSI到达产氢酶，H+在产氢酶的催化作用下在一定的条件下形成H2。
产氢酶是所有生物产氢的关键因素。
绿色植物由于没有产氢酶，所以不能产生氢气，这是藻类和绿色植物光合作用过程的重要区别所在，因此除氢气的形成外，绿色植物的光合作用规律和研究结论可以用于藻类新陈代谢过程分析。
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图一当前工业制氢的方法示意图
生物质制氢
碳氢化合物
水
生物质
H2
H2
H2
H2
H2
H2
H2
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燃料 电池
H2 H2
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