新能源发电 第32讲 （西安交大）.ppt

木薯 又名树薯，木番薯，地下部结薯，为世界三大薯类之一。起源于巴西，属大戟科木本植物，生长在地下可食用部分的圆柱形块根重达几公斤至几十公斤，含淀粉32—35%，蛋白质1%--2%，纤维素1%--2%。主要生长在热带雨林，十分耐旱耐瘠，基本不用浇水施肥，不需要田间管理，每公顷产量达10—40吨，可以代替甘蔗生产乙醇。 耶路撒冷菜蓟 一种块茎状植物，原产地为北美东部。它的生命力极其顽强，适合于在条件不良区域种植，能够在各种恶劣条件下生长，尤其在干旱、寒冷和土壤相对贫瘠的地方。块茎内含有大量的菊粉。每公顷产量40吨，每吨可产85L乙醇，每公顷可生产乙醇3000—4000L。 生物质能的发展与展望 在传统生物质燃烧技术方面，研究主要集中在高效燃烧、热电联产、过程控制、烟气净化、减少排放与提高效率等领域。在热电联产领域又出现了热、电、冷联产。 生物质等离子体气化是一项完全不同于常规气化的新工艺。因等离子体能够提供一个高温和高能量的反应环境，可大幅度提高反应速率，同时发生常温下不能发生的化学反应。产生等离子体的主要方法有，聚焦炉、激光束、微波等离子及电弧等离子等。在等离子环境下，生物质热解后，主要成份是H2和CO，完全不含焦油，是理想的原料。 生物燃料电池 是利用酶或生物组织作为催化剂，将燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能。原理上与传统燃料电池相似，例如以葡萄糖为底物的生物燃料电池两极反应为 阳极：C6H12O6+6H2O 阴极：6O2+24e-+24H+ 生物燃料电池的主要特点在于，能利用一般燃料电池所不能利用的多种有机质、无机质作为燃料；操作条件温和，在常压常温和接近中性的环境中工作，维护成本低；生物相容性强，利用人体内的葡萄糖和氧为原料的生物燃料电池可以直接植入人体内，作为心脏起搏器等人造器官的电源。目前生物燃料电池的功率密度还不到1mW/cm2,与实用尚有一定的差距，但前景美好。 新能源发电 主讲教师：王栋 * Email地址： 时间： 能源植物 能源植物泛指各种能提供能源的植物,能大规模地转化为液体燃料和气体燃料.传统上的能源植物都是自然生长的，收集起来比较困难，产量也低。现在人们有意识地培育一些能源作物，经过嫁接、驯化、繁殖，不断提高产量，以满足对能源不断增长的需求。 1986年，美国首先开始了人工种植石油植物，每公顷收获石油约120—140桶。随后英国，法国，日本，巴西，菲律宾和俄罗斯也相继开展石油植物的研究，提出建立能源农场这一全新的概念。 在能源农场，利用脱氧核糖核酸（DNA）工程，人类可以像生产粮食一样生产能源。 能源植物包括:薪炭林,草本能源作物,油料作物,制取碳氢化合物的植物和水生植物等. 草本能源作物主要用于制取燃料乙醇，包括:高粱属作物,甘薯,木薯,甘蔗,耶路撒冷菜蓟，薯类和玉米等。 高粱属作物 是古老的谷类作物之一，气候适应性强，种植方法简单，特别是耐干旱性比玉米强，对水分的利用效率远高于玉米，在干旱时可以保持“睡眠”状态，一旦湿度增大就能很快地恢复生机。具有很强的土壤适应性，对营养的要求很低，适于大面积种植，是一种很有前途的能源作物。 甘蔗 含糖量很高，约为18%--20%，是生产糖和乙醇的重要原料。在巴西，每公顷甘蔗的产量已达到89吨，每吨可产乙醇79L，每公顷可产7000L。 油料作物:油料作物多达上千种,其籽粒可以榨油，除食用外，还可以作为发动机的燃料。早在1900年德国人就成功将花生油作为发动机燃料. 菜籽油是主要的油料作物，含油率为30%--40%，棉花也是主要的农作物，棉籽含油率为17%--23%，油茶产区分布广，茶籽仁含油率43%--59%，其他分布较广的油料作物如桐子仁含油率为62%,小桐子43.3%--55.5%等。 植物油的主要成份是各种甘油三酸脂和少量游离脂肪酸及各种非油脂物质。与柴油相比，粘度和密度大，易发生氧化反应，闪点高，运输安全。几乎不含硫。直接用作发电机燃料的主要问题是雾化效果差，点火燃烧困难。需要进行进一步加工以改善性能。 制取碳氢化合物的植物:石油奇树---科帕伊巴树,由诺贝儿奖获得者卡尔文博士在巴西的热带雨林中发现,这种树能产出一种金黄色或淡黄色的油状树汁,经化验分析其成分与柴油极其相似,不需要加工提炼就可以作为柴油使用.取油方法很简单只要在树上钻一直径约5cm的小孔，1-2h就出油，一次产油15—20L，每一年半或2年采一次。随后又发现大量可直接生产燃料油的植物,主要分布在大戟科,如绿玉树,三角戟,续随子等. 石油植物是绿色植物，在进行光合作用的时候会将碳氢化合物储存在体内，形成类似烷烃类物质，生产过程中不会污染环境，而可以不断再生，是人类未来的石油来源。 藻类：是能产生石油的另一类生物质，它是最古老的水生植物，大约25亿年4亿年前