固体氧化物燃料电池高效利用生物质气前景分析.pdf

第 7 卷第 2 期 过 程 工 程 学 报 Vol.7 No.2 2007 年 4 月 The Chinese Journal of Process Engineering Apr. 2007 固体氧化物燃料电池高效利用生物质气前景分析 朱庆山 ( 中国科学院过程工程研究所多相反应开放研究实验室，北京 100080) 摘 要：生物质气具有来源广、总量大的特点，其规模化利用可有效缓解我国未来能源供需紧张的矛盾，但实现规模 化利用的前提是开发出适合其分散、热值低、组成变化等特点的利用技术. 本工作分析了我国生物质气的资源情况， 阐述了生物质气利用技术的现状与未来发展趋势，并对固体氧化物燃料电池(SOFC)转换生物质气的技术与经济可行 性进行了分析. 结果表明，SOFC 能够很好地适应生物质气分散、热值低、组成变化的特点，与传统发电方式相比， SOFC 发电可望具有更好的经济性. SOFC 规模化利用生物质气将可缓解我国未来电力供需紧张矛盾，具有很好的环境 及社会效益，发展前景广阔. 关键词：能源；生物质气；固体氧化物燃料电池；温室气体减排 中图分类号：TM911.47 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2007)02−0419−06 有机废弃物、城市生活垃圾等) ，分布广，能量密度低， 1 前 言 大范围收集成本高，难以大量集中处理，一般只适合建 立小型、分散的生物质能利用系统. 传统能量转换方式 从世界范围来看，化石能源不仅可能面临中长期的 的效率受规模影响很大，在小型系统上的能源转换效率 严重短缺，而且其过度利用已对生态环境产生了严重的 低，影响生物质能利用的经济性，很多生物质能利用技 不利影响，包括环境污染、过量温室气体排放造成的气 术就因解决不了经济性问题而得不到规模化推广利用. 候异常等，这些问题已经引起世界各国的高度重视. 为 如我国每年城市垃圾填埋场、污水处理厂等就产生大量 了解决以上问题，人们开始注重替代能源的开发，从近 的生物质气(生物质转化产生的含 CH4 气体)，但因缺乏 中期来看，生物质是切实可行的替代能源之一，这不仅 高效、经济的利用技术，除极少量用于发电外，其余全 是因为地球上每年生长的生物质总量很大，约相当于目 部排空，既浪费了能源资源，又造成了环境污染. 所以， 前世界年总能耗的 10 倍，而且还因为生物质利用过程 要实现生物质能的规模化利用，还需要针对不同生物质 中释放的 CO2 是其生长过程中通过光合作用从环境吸 能的特点，开发相应的高效、经济的利用技术. 收的，生物质利用可实现 CO2 这种主要温室气体的归零 燃料电池的发展为生物质气的规模化利用提供了 排放. 因此，世界各国尤其是主要发达国家都十分重视 契机，因为燃料电池的发电效率几乎不受发电规模的影 生物质能的开发和利用. 据报道，美国规划到 2020