生物质燃料的种类篇1

【关键词】燃料电池；汽车；现状

一、燃料电池分类及原理

燃料电池是一种化学电池，它直接把物质发生化学反应时释出的能量变换为电能，工作时需要连续地向其供给活物质即燃料和氧化剂。由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。

二、料电池分类

随着材料科学制造工艺技术的发展出现了多种类型的燃料电池，按照不同的方法可以分为不同的种类。按燃料电池的燃料使用类型可以分为直接型燃料电池、间接型燃料电池以及再生型燃料电池。按照燃料电池的燃料状态可以分为液体型燃料电池、气体型燃料电池。按电解质的种类不同可以分为质子交换膜燃料电池（PEMFC）、碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）、再生型燃料电池、锌空燃料电池（ZAFC）、质子陶瓷燃料电池（PCFC）等。.按燃料种类可以分为氢燃料电池、甲醇燃料电池、乙醇燃料电池等。按工作温度不同可以分为低温型（温度低于200℃）、中温型（温度为200℃～750℃）、高温型（温度为750℃～1000℃）、超高温型（温度高于1000℃）。

三、电池工作原理

燃料电池就是把化学能直接转化为电能的装置。它与一般电池一样，燃料电池是由阴极、阳极和电解质构成。

在阳极上连续充如氢气的气态燃料，那么阳极为氢燃料发生氧化的场所，而阴极上则连续充氧气，那么阴极为氧化剂还原的场所，其两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，这样就可以在电极上连续发生电化学反应，并产生电流。从理论上讲，只要连续不断地给电池供应燃料和氧化物，燃料电池就能连续发电。但实际上，由于元件老化和故障等原因，燃料电池有一定的寿命。

四、燃料电池系统组成

燃料电池实际上不是“电池”，而是一个大的发电系统。我们以质子交换膜燃料电池为例来说明。对质子交换膜燃料电池来说，需要有燃料供应系统、氧化剂系统、发电系统、水处理系统、热管理系统、电力系统以及控制系统等。

燃料供应系统是给燃料电池提供燃料，如氢气、天然气、甲醇等。这个系统可以直接利用氢气罐来提供氢气，这种方法比较简单，如采用如电解水的方法制取氢气则相当复杂。氧化剂系统主要是给燃料电池提供与氢气系统相同压力、一定流量、经过良好滤清的氧气。氧气可以从空气中获取或从氧气罐中获取，采用空气获取时需要用压缩机来提高压力，以增加燃料电池反应的速度。压缩机质量、体积和成本，会影响整个燃料电池的参数。

空气供应系统的各种阀、压力表、流量表等接头均要采取防泄漏措施。发电系统是指燃料电池本身，它将燃料和氧化剂中的化学能直接变成电能，而不需要经过燃烧的过程，它是一个电化学装置。由于在电池的阴极生成水，所以需要不断及时地将这些水带走，否则会造成燃料电池失效，因此水的管理在燃料电池中至关重要。

五、料电池发展现状

目前世界各大汽车公司，如戴姆勒克莱斯勒、通用、宝马、丰田等都在积极开发以质子交换膜燃料电池为动力的电动汽车。2000年通用汽车在悉尼奥运会上的OPEL纯氢燃料电池汽车成为马拉松竞技的先导车。我国有关燃料电池的研究始于20世纪中叶。2001年，燃料电池汽车的研制研发被列入到“十五”计划中。2002年大连物化所新源动力公司开发出40KW的轿车燃料电池发动机和75KW的客运汽车燃料电池发动机。并作为展示电动车在2008年北京奥运会上运行。

目前，虽然燃料电池将成为未来的最佳车用能源的这一观点已被认同，但电池寿命、成本、质量体积、氢气安全等问题仍需要我们解决。

六、结论

以氢为主要燃料的燃料电池，具有能量转换效率高、环境友好、高功率密度等特点，有着很多其它发电设备所不可比拟的优势，随着技术的进步和不断研发，它必将成为内燃机的有效替代装置。

参考文献

[1]李瑛，王林山[M].燃料电池.北京：冶金工业出版社，2000.5～10

生物质燃料的种类篇2

乔治・W・休伯(GeorgeW.Hube)(美国马萨诸塞大学化学工程学教授)

布鲁斯・E・戴尔(BruceE.Dale)(美国密歇根州大学教授)

我们应该清醒地认识到,对石油过分依赖,会让国家安全、经济安全及环境安全遭受威胁。我们必须找到新的能源来保障世界运输系统的顺利运转。

生物燃料可以用植物或植物制品为原材料。目前,第一代生物燃料以可食用作物为原料,主要包括玉米、大豆、甘蔗。用可食用作物制造生物燃料是最简单可行的,因为把这些可食用作物转化为燃料的技术是现成的。然而,第一代生物燃料并非长久之计,原因很简单:没有足够的耕地能够满足发达国家10%的液态燃油原料需求。这种对粮食作物的额外需求还使2008年家畜饲料价格大幅上升及部分粮食价格的上涨。一旦将玉米生长、收获及加工期间的所有排放纳入经济成本预算,第一代生物燃料显然并不是我们所期望的、对环境安全具有积极影响的能源形式。

第二代生物燃料主要以纤维素质材料为原料,如富含纤维素、生长迅速的草本植物,因此将英文汽油(gasoline)单词中前缀“gas”去掉,引入“grass”(草),就组成了形象生动的专有名词“草油”(grassoline)。可转化为草油的原料有很多,从木材废料(锯木屑、木质建筑残片)到农业废弃物(玉米秸秆、小麦茎秆),再到“能源作物”(生长迅速、纤维含量高、专门种植用作草油原料的草本和木本植物)。这些原料作物耕作成本低、量大,更关键的是,这些作物的种植生产不会干扰和危及粮食生产。大多数能源作物能够在不能用作农田的边际土地上快速生长。还有一些能够在被废水或者重金属污染的土壤中生长并净化土壤,如生长周期较短的灌木柳树。

美国农业部和能源部的研究显示,在不减少作为人类食物、动物饲料及出口生物质份额的前提下,美国每年能够生产13亿吨(干重)生物质。如此大量的生物质每年至少能够产生1,000亿加仑(约3,790亿升)草油,大约相当于每年美国汽油、柴油消耗总量的一半。放眼全球,每年纤维素类生物质生产量能够转化的生物燃料相当于340亿～1600亿桶原油,已经超过了目前全球每年30亿桶原油的消耗量。纤维素类生物质能够转化成任何类型的燃料,如乙醇、普通汽油、柴油,甚至航空燃油。

现在,科学家仍然更擅长发酵玉米籽粒(有效成分为淀粉),而不是打断纤维素分子链,使它们转变成可发酵单糖,但最近这方面取得了突破性进展。量子化学计算模型之类的强大工具的引入,使化学工程师能够在原子水平控制反应进程。目前科学家将研究重心集中在,如何快速将这种微观尺度的控制级别提升到炼制厂这样的工业水平。尽管此领域依然处于起步阶段,但一些示范工厂已经开始运行,第一个商业化生物燃料炼制厂预计在2011年建成。人类历史上的能源新纪元──草油时代也许很快就要到来。

能量封印

纤维素为植物提供了抵抗重力和生物降解的支撑性架构。为了释放纤维素里的能量,科学家必须先破坏进化赋予植物的这种异常稳定的结构。

一般来说,这种“解封”过程先要将固体生物质解构成聚合度更低的小分子物质,随后将它们转化成燃料。工程师一般采用控温方式进行这种操作。低温(50℃～200℃)情况下,生物质裂解产生的单糖可以被发酵成乙醇或其他形式的燃料,玉米及糖类作物(如甘蔗)采用的就是这种转化方式。生物质在高温(400℃～600℃)下会直接转化为生物质原油(Biocrude),再经过提炼就可以成为汽油或者柴油。极端高温(高于700℃)下,生物质会直接变成气体并进一步转化为液态燃料。

到目前为止,还没人知道到底哪种方法能够以最低的成本获得最高的能量。或许不同生物质材料需要不同的处理方法。比如说木材废弃物需要高温处理,而低温方式对草本植物更为适合。

热化学平台――热解合成油

生物质经高温裂解生成合成气(syngas),是目前技术上最有发展前途的研究热点。合成气是一氧化碳和氢气组成的混合气体,可以由任何含碳的物质制得。通过德国科学家于20世纪20年明的费托合成(Fischer-Tropschsynthesis,FTS),合成气通常可以转化成柴油、汽油或者乙醇。第二次世界大战期间,德意志第三帝国就利用FTS将德国的煤矿石转化为液体燃油。目前多数传统化石能源公司都拥有合成气转化技术,准备在汽油价格过高时将这种热油转化技术引入市场。

气化是生产合成气过程的第一步反应。生物质被装入反应器中加热到700℃以上,通入蒸汽或者氧气,产生一氧化碳、氢气和焦油的混合物。清除焦油后,将混合气体压缩到20～70个大气压,使它们通过一种专门设计的固体催化剂反应器生成液体燃料(这种固体催化剂可以捕获单独的反应物分子,优先催化特定的化学反应)。合成气转化催化剂最初是为把天然气及煤矿石转化成燃油而开发的,但它也同样适用于处理生物质。

尽管该技术已经比较成熟,反应器的成本却非常昂贵。2006年在卡塔尔建立的、用FTS将天然气转化为液态燃油的工厂耗资16亿美元,平均每天生产34,000桶液态油。如果一个生物质炼制工厂的投资达到这种规模,该炼制厂必须每天转化5,000吨生物质,持续15到30年,才能生产足够的燃料以收回投资。将这么多生物质集中到一个地点完成生产存在严峻的后勤和经济性挑战,所以合成气技术的研究主要集中在如何降低投资成本方面。

生物原油

埋藏于地下的寒武纪浮游生物及藻类经过上亿年的高压、高热作用,形成了石油。将纤维素类生物质转化为生物质原油的原理与此类似,只不过时间长度大大缩小。在这种情况下,炼制厂在无氧条件下将生物质加热到300℃～600℃间的任意温度,高热量将生物质热解为类似于木炭的固体及生物燃油,并释放气体。这种生物燃料是目前市场上价格最低廉的液态生物原油,与1加仑汽油的能量相当的生物原油价格为0.5美元(按未经处理的生物质计算)。

该技术也可应用到生物质收割地点附近的小型炼制厂,可以大幅降低生物质的运输费用。遗憾的是,这种燃油酸性较高,与石油基燃油无法互溶,其中所含能量也不到汽油的一半。虽然你可以在柴油引擎中直接燃烧生物燃油,但很快会使引擎报废。

但是原油炼制厂能够将这种生物原油转化为便于使用的燃油,很多公司已经开始研究如何利用现有炼制厂设备完成这项工作。一些公司已经能生产出绿色柴油,说明原油炼制厂也能把纤维素生物原油转化为柴油。现在,这些公司正将植物油和动物油脂与石油直接混合进行炼制。Conoco-Phillips公司证明这一途径是可行的,该公司在美国得克萨斯州的精炼厂从附近的Tyson屠宰场运来牛脂肪,每天可以生产超过45,000升生物柴油。

研究人员还在尝试用化学工程中的“一锅法”来实现两步法工艺,也就是说,在同一个反应器内将固体生物质炼制成“原油”,再炼制出成品油。本文作者之一休伯和他的同事开发出了一种快速催化裂解技术。之所以“快速”,是因为生物质进入反应器后,不到一秒钟就可加热到500℃,将大分子裂解成小分子。这些小分子的体积和形状都与催化剂表面非常契合,极易结合,就像鸡蛋被装在专门设计的纸箱里一样。

一旦结合到催化剂表面的孔隙中,这些小分子就经过一系列反应转化为汽油。汽油中的芳香族成分越高,辛烷值越高。整个过程仅需要2～10秒钟。首个获得该项专利授权的Anellotech公司正着手让该工艺走出实验室规模,实现商业化生产,希望能在2014年前建成商业化工厂并投入使用。

生物化学平台-糖的微生物转化

将植物多糖转化为可发酵糖,再发酵生产乙醇或是其他生物燃料,这一方法备受公众和私人投资者的关注,迄今以来,大部分投资者主要依靠传统化石燃料。在理论上,将细胞内难以分解的纤维素和半纤维素裂解为单糖的方法很多。例如热解、伽马射线照射,研磨成浆、高温蒸煮、浓酸、强碱或有机溶剂处理,还可以通过遗传工程培养的微生物菌株来降解纤维素。

遗憾的是,这些实验技术大都无法成功进行商业化生产。

在极端PH和温度条件下处理生物质最可能应用于商业化生产。氨处理法在本文作者之一戴尔的实验室研制成功。氨气爆破法(ammoniafiberexpansion,AFEX)的工艺流程如下:100℃高压条件下,用浓缩氨蒸煮纤维素类原料。当压力释放后,氨蒸发,回收再利用。处理后的原料加酶水解,可以将近90%纤维素或半纤维素转化为糖。在高温或酸性环境中,糖很容易降解,而该技术将这种可能性降到最低,这是糖产量高的部分原因。AFEX是干处理法:整个过程中没有加水稀释,处理前后生物原料都保持较干的固体状态,从而保证了产出的乙醇浓度高、纯度好。

AFEX处理所得产品的成本还有下降潜力,可能会非常低廉。最近一项经济分析显示,如果生物质原料运送到工厂的费用是每吨50美元,AFEX预处理并同时采用被称为联合生物加工(consolidatedbioprocessing,CBP)的高级酶处理法,纤维素乙醇的生产成本可以达到每加仑汽油当量1美元,并以每加仑汽油当量2美元的价格售出。

成本变化

成本决定了绿色燃料的发展速度,相比以石油、油砂和液态煤等石油替代物为原料提取的能源,“草油”也有一定的优势。首先,由于生物原料价格远低于化石能源,只要工厂建成并投入使用,运营成本就可以维持在极低水平。生物燃料将在本地生产,这有利于维护国家的能源安全,对环境的污染也比化石能源更小。

生物质燃料的种类篇3

[关键词]汽车新能源产业技术体系变革发展战略电动汽车

一、引言

汽车作为现代重化工业技术体系的代表产品,不仅是不可再生石油资源的主要消耗者,而且也是造成城市空气污染的主要祸首。汽车所排放的尾气中含有大量NOX(氮氧化物)、CO(一氧化碳)、PM(颗粒物)和HC(碳氢化合物)等有害物质,对城市大气环境造成了严重的污染和破坏。解决汽车的环境污染和石油的短缺问题需要寻找可替代石油燃料的洁净能源或改变传统的内燃机技术。然而,由于方法众多,每一种方法都存在各自的优缺点,众说纷纭,争执不下。究竟哪一种新能源适合我国汽车未来能源的发展方向呢?

我们认为,内燃机技术以及汽车产业在产业技术体系中占有核心地位,从整个产业技术体系的发展战略角度出发,分析现有的汽车各种替代能源的优缺点,分阶段实施汽车新能源的发展战略,对于我国实现产业技术的跨越发展具有十分重要的现实意义。

二、汽车代用能源的分类及特点

目前,可代替传统汽油和柴油的汽车代用能源有许多种,可将其归纳为三类:第一类是不可再生能源,包括液化石油气、天然气、煤基液体燃料、甲醇;第二类是可再生能源,包括乙醇、生物柴油、太阳能;第三类是性质不确定能源,其性质的归属取决于生产该能源的原料,包括燃料电池、电能和氢能。

1.不可再生能源

(1)液化石油气(LPG)。LPG分为石油炼制过程中的副产品和油田伴生气两种。

LPG的优点:①能效高。与汽油相比,LPG辛烷值较高;②减少污染。LPG可降低CO2排放25%、CH80%、SO270.5%、SO99.99%、Pb100%、CO89.72%、颗粒物41.67%、噪音40%;不需改变内燃机;石油废弃物利用,有一定的经济价值。

LPG的缺点:能量密度低;车用LPG的质量要求较高,需要提纯处理;存在一定的爆燃危险性,安全性较差;仍然以石油资源为依托,属于不可再生资源。

(2)天然气(NG)。汽车使用的天然气按储存方式主要分:压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)和吸附天然气(ANG)三种。

①压缩天然气(CNG)。CNG是将常态下的天然气以20MPa以上压力压缩在高压罐内供汽车使用。

CNG的优点:污染排放低。天然气汽车尾气中NOX及CO2排放量很低,且无PM固体微粒排放;工艺简单。供汽车使用的CNG是用压缩机将天然气压缩储存,燃烧时通过减压装置减压释放,工艺比较简单;天然气储量相对丰富。我国目前天然气资源量约为54万亿立方米,探明的天然气地质储量为3.9万亿立方米,资源探明率为7.2%。并且,天然气的勘探潜力很大,储量较石油丰富。

CNG的缺点:存储体积较大,能量密度低;汽车充气时间较长,一次行驶里程短;储气钢瓶因压力大,有一定的危险性;车用充气源受天然气管网限制;属不可再生资源。

②液化天然气(LNG)。LNG是将天然气在-161℃的低温下液化,并进行净化处理而成。

LNG的优点:更洁净环保。LNG燃尽后无灰渣和焦油,主要排放物是二氧化碳和水蒸气,NO2、CO2等有害物质的含量极少;能量密度大。LNG液化后的体积仅是原气态体积的1/625,能量密度高于CNG三倍多;安全性能好。LNG无需高压,不易自燃自爆,安全性能好;车用充气源不受天然气管网限制;具有循环利用能源效应。LNG在汽化至常态过程中将释放出大量的冷能,可回收用于汽车空调或汽车冷藏。

LNG的缺点:生产与运输成本较高。LNG是在低温下液化、缩小体后装入特殊运输设备运送到目的地,并再次气化后方可使用。因此,LNG在中短途运输方面成本过高。属不可再生资源。

③吸附天然气(ANG)。吸附储气的原理是在储气容器中以特殊方法装填超级活性炭作为吸附剂。利用吸附剂表面分子与气体之间的作用力吸附气体分子。

ANG的优点:储存压力低。ANG的压力一般只有4~6MPa,有利于安全;不必使用笨重的钢瓶,减少储气设备重量。

ANG缺点:能量密度低;ANG技术难度较大,目前还处于研究阶段。

(3)煤基液体燃料。煤基液体燃料是将煤炭通过直接或间接方法液化成液体燃料油,俗称“煤变油”。

煤基液体燃料的优点:我国富煤少油,利用煤变油技术可缓解石油紧张。

煤基液体燃料的缺点:煤变成液态燃料单位成本高;煤转化成液态燃料的生产过程中要消耗大量的能源;煤变油技术仅是将一种不可再生能源转化为另一种形式,不符合能源发展方向;煤变成液体燃料只是将煤炭转变为汽油、柴油,依然不能降低环境污染。

(4)甲醇。甲醇是一种含氧化合物,溶解性强,可与汽油、柴油溶解混合为新型燃料。甲醇可从煤、天然气和油页岩中制取。

甲醇的优点:甲醇作为燃料具有辛烷值高、汽化潜热大、热值较低等特点;作为车用燃料,甲醇的CO、HC和NOx排放较汽油和柴油低,几乎无碳烟排放;溶解性好,可与汽油、柴油混合使用。

甲醇的缺点:对环境即有正面影响也有负面影响。甲醇汽油可以减少尾气中CO、CH、NOx排放,但尾气中总醛排放增加;甲醇具有毒性。人摄入5～10毫升就会发生急性中毒,30毫升即可致死;甲醇对金属有腐蚀作用,对橡胶皮革有溶胀作用;制取甲醇要消耗不可再生资源。

2.可再生能源

(1)乙醇。乙醇是玉米、小麦、薯类、高粱、甘蔗、甜菜等经发酵、蒸馏、脱水后再在其中加入变性剂而成。车用乙醇汽油是将燃料乙醇和组分汽油按一定比例混配而成。

乙醇的优点:减少污染。使用乙醇汽油的汽车尾气中CO降低30%,NOX减少10%,苯系物质、氮氧化物、酮类等污染物浓度明显降低;属可再生能源。

乙醇的缺点:乙醇需要与汽油混合使用,不能成为汽油的完全替代品;燃烧乙醇会产生悬浮颗粒,不是完全的绿色燃料;消耗大量土地资源。

(2)生物柴油。生物柴油是采用动物或植物油脂与甲醇(或乙醇)经酯交换反应而得到的脂肪酸甲(乙)酯,是一种可以替代石油柴油的可再生清洁燃料。

生物柴油的优点:环保特性优良。根据美国科学家的研究结果,使用生物柴油可降低90%的空气毒性,二氧化碳排放要比柴油减少60%;车辆成本低。使用生物柴油的汽车与普通柴油车相同,车辆无须任何修改;安全性好。生物柴油的闪火点较高,毒性较低;是一种环境友好的可再生燃料。

生物柴油的缺点:燃烧效果差。生物柴油的粘度约为#2石化柴油的12倍,影响喷射时程,导致喷射效果不佳。由于生物柴油的低挥发性,造成燃烧不完全,影响汽车燃烧效率;制取生物柴油的成本较高;消耗大量耕地资源。

(3)太阳能。太阳能资源丰富,随处可得,无需运输,对环境无任何污染,是未来汽车能源的发展方向。

目前,制约太阳能汽车发展的主要障碍:一是汽车的动力常受时间、地点、季节、气候影响;二是太阳能的采集与转换效率难以满足汽车高速行驶所需要的足够动力;三是太阳能电池板造价昂贵。

3.性质不确定能源

(1)燃料电池。燃料电池是直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的一种装置。燃料电池常用的燃料有氢、天然气、甲醇等,常用的氧化剂有氧气、空气。

燃料电池的优点:洁净、污染低。纯氢和氧结合的燃料电池,可实现零放排。以甲醇、天然气为燃料的燃料电池汽车造成的大气污染仅为内燃机汽车的5%;燃料电池能量转换效率较高;噪音低。燃料电池属于静态能量转换装置,除了空气压缩机和冷却系统以外无其他运动部件,噪音小;燃料多样化。燃料电池所使用的燃料可以是氢、甲醇、天然气,也可以是丙烷、汽油、柴油、煤以及可再生能源;利用生物制氢、水制氢的燃料电池可实现能源再生化。

燃料电池的缺点:成本高。质子交换膜电池中的膜材料和催化剂均十分昂贵;燃料的质量不过关。质子交换膜燃料电池必须使用没污染的氢燃料,而目前纯净氢的制取技术还存在困难。

(2)电能。以电能为动力的汽车分为三种:纯电动汽车(BEV)、燃料电池电动汽车(FCV)和混合动力电动汽车(HEV)。纯电动汽车是指以车载蓄电池为电源,用电动机驱动的车(本文中的电动汽车指的是纯电动汽车)。

电能是一种洁净能源,电动汽车完全可以实现零排放、无污染,但是,目前的电能还不属于可再生能源,主要是因为电能还有相当一部分是通过煤炭、石油等化石类能源转换而来。

电动汽车的优点:洁净无污染。目前,只有电动汽车完全符合零排放,而且电动汽车噪音很低;电能是取之不尽、用之不竭的能源。如果用再生能源(太阳能、水能、风能、生物质能、潮汐)发电,电能可永续使用;电能的利用技术成熟。人类利用电能已有很长一段历史,遍布全国的电网可为电动汽车的充电带来极大的方便;电动汽车结构简单,维修方便。

电动汽车的不足:电池性能还无法满足电动汽车产业化的要求。目前,电动汽车的蓄电池主要有:铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池等。铅酸蓄电池比能量低,质量和体积太大,一次充电行驶里程较短,且寿命短,污染严重;镍镉蓄电池中的重金属镉对环境有污染;镍氢蓄电池有高温使用电荷量急剧下降的缺点;锂离子的问题是安全性和稳定性,此外,大功率锂电池存在技术难度;价格昂贵。蓄电池的价格是目前制约电动汽车产业化的障碍;电池充电时间长,蓄电能力有限;动力性差;电能还没有解决完全可再生和无污染问题。电能的生产还大量依赖煤炭、石油等不可再生资源,此外,汽车废弃蓄电池还有污染问题。

(3)氢能。氢是自然界存在最普遍的元素,在自然界中多以化合物形态出现,主要贮存于水,特别是海水中富含大量的氢,石油、天然气、煤炭、动植物体也含氢。氢的发热值是所有燃料中最高的,而且燃点高,燃烧速度快,是十分优质的二次能源。以氢气为能源驱动汽车,主要有三种方法:汽车携带贮氢罐,以氢气在发动机中直接燃烧产生动力;汽车电池放电电解出氢作燃料;以氢作燃料电池的燃料,用电力驱动汽车。

氢能的优点:氢是洁净能源。氢燃烧非常清洁,除生成水和少量氮化氢外不会产生其他对环境有害的污染物质;氢是高效燃料。每公斤氢燃烧产生的能量为33.6kW・h,是汽油的2.8倍;不需要对现有的技术装备作重大的改造。现在的内燃机稍加改装即可使用氢。

氢能的缺点:廉价的制氢方法是氢能利用的一大障碍。目前,氢的制取需要大量能量,而且制氢效率很低;氢的安全性能差。氢气是一种无色无臭的气体,而且着火界限宽、着火能低、燃烧速度快,容易引发火灾及爆炸。此外,氢特别容易泄漏,加油站、管道和纯化工厂很难完全消除泄漏隐患。

三、发展我国汽车新能源的思路

汽车产业在整个工业体系中占有核心地位,汽车新能源的发展战略不仅关系到汽车产业的可持续发展,而且对于整个工业的发展方向具有举足轻重的作用,因此,我们还需要从产业技术体系角度考虑汽车新能源的发展战略。

产业技术体系是指在工业生产部门各个产业领域所使用的各种产业技术,因其生产过程中的必然联系而构成的统一的有机整体。产业技术体系中的产业技术因其在生产部门生产过程中的影响范围和程度不同而分为源技术、主干技术、旁支技术三个层次。其中,源技术是最核心的、最具影响力的技术,它决定整个工业部门产业技术体系的性质和本质特征,决定了工业部门内部其他产业部门核心技术的产生、变革和地位。而主干技术是在源技术之下,直接与源技术配套的工业部门内部各产业技术,它们只是对一个或几个工业部门有重大作用。而旁支技术则是为主干技术服务的、处于次要地位的各产业技术。

人类历史上的历次产业技术革命都因产业技术体系中的源技术发生重大变革,推动产业技术体系中各层次的产业技术逐步改变,最终导致整个产业技术体系发生变革。第一次工业技术革命正是因蒸汽机的出现,导致人类生产的重心从农业转向工业;第二次工业技术革命由于内燃机和电力技术的发明,使人类生产走上了重化工业道路,也导致今天的资源危机和环境恶化;以微电子、新材料、新能源、生物工程、航天技术、海洋技术等为代表的第三次工业技术革命,并没有改变第二次工业技术革命所奠定的重化工业技术体系性质,却使消耗不可再生资源、污染环境的重化工业技术体系加速发展。今天,人类经济社会面临的生存危机,在本质上是产业技术体系性质造成的,是迄今为止历次产业技术革命都在产业技术开发与应用上忽视了人与自然的关系,从而导致产业技术体系各层次的产业技术都消耗不可再生资源、排放污染环境的废弃物造成的。

当前的产业技术体系还属于重化工业技术体系。重化工业技术体系中的源技术――电力技术和内燃机具有消耗不可再生资源、破坏环境的性质,带动了汽车、钢铁、能源、化工、机械加工等主干技术以及旁支技术也具有同样的性质。因此,要实现人与自然和谐相处,必须从根本上针对重化工业技术体系的源技术――电力技术和内燃机进行革命。

传统的内燃机是直接建立在石油、天然气等不可再生能源结构上的工业动力,是现代大工业各种产品生产的母机。汽车发动机是内燃机最突出的代表。汽车不仅是不可再生资源主要消耗者,也是城市环境恶化的主要元凶,此外,汽车产业更是在整个产业技术体系中关联最多的产业。因此,汽车洁净能源的开发应朝着改变传统的内燃机技术,使其由消耗不可再生资源、污染环境向使用可再生资源、对环境无害的方向发展,以推动整个产业技术体系向生态化变革,从而实现可持续发展的目标。因此,未来汽车的新能源应具备如下条件:

第一,新能源必须是可再生资源。不可再生资源终究会枯竭,用较丰富资源替代紧张资源只能作为短期权宜之计。

第二,新能源必须是洁净的。新能源不应对环境产生任何污染,应完全实现零排放。

第三,新能源有利于变革传统的内燃机技术。变革传统的消耗不可再生资源的内燃机技术不仅对于汽车产业发展有利,也会推动整个产业技术体系向可持续发展的方向努力。

四、我国汽车新能源的发展战略

综上所述,我们认为电能是汽车未来最佳的能源。但是,用电动机取代目前广为使用的传统内燃机不是一蹴而就的事情,因此,汽车新能源的发展战略还需要分阶段实施。

1.用电动机取代使用化石类能源的传统内燃机可作为远期终极目标

选择电能作为汽车未来能源的理由是:第一,电能是完全洁净的能源,电动汽车完全可以实现零排放;第二,电能完全有可能转变为可再生能源。尽管目前电能还不是可再生能源,但是随着太阳能发电、风能发电、生物质能发电、潮汐发电等的普及,电能会迅速转变成可再生能源;第三,有利于产业技术体系变革。传统内燃机被电动机取代,将导致化工、石油、煤炭等行业逐步萎缩,而太阳能发电、风力发电、生物质能发电以及潮汐发电等产业将得到大力发展。层层推进,可推动整体产业技术体系发生变革,有望改变重化工业技术体系消耗不可再生资源、污染环境的本质。

2.发展燃料电池汽车是中期目标

将燃料电池汽车作为中期发展目标的理由是:第一,燃料电池汽车技术已相当成熟,极有可能先于电动汽车进入市场。近几年,世界各大汽车公司都纷纷推出以氢或甲醇为燃料的燃料电池汽车;第二,燃料电池汽车有利于环境保护和节省能源。氢燃料电池可实现零排放,即使使用其他燃料(如甲醇)的燃料电池汽车也是常规汽车排放的30%。另外,燃料电池能效高有利于节省能源;第三,燃料电池完全可能实现由不可再生能源向可再生能源的转化。水解氢燃料电池可以实现资源的循环使用,因为氢与氧的燃烧产物就是水,水可以循环使用,取之不尽,用之不竭。另外,可利用太阳能、风能、潮汐能等可再生能源制氢,实现能源可再生化。目前,制约燃料电池成为可再生能源的是水解氢的制取技术,但是,甲醇等燃料电池技术的使用与推广,可为氢燃料电池的发展奠定良好的基础。第四,燃料电池汽车发动机是传统内燃机的变革,可为电动机最终取代传统内燃机提供经验。

尽管,目前的甲醇燃料电池、通过煤或天然气制取氢的燃料电池与我们所倡导的能源的可再生化发展方向违背。但是,只要太阳能、风能、潮汐能发电技术、水解氢技术一旦成熟,燃料电池实现可再生能源的目标就十分容易。因此,我们将燃料电池作为中期发展目标。

3.液化天然气汽车可作为短期发展目标

液化天然气(LNG)属不可再生资源,不符合能源的发展方向,也与我们的倡导的终极目标相悖。我们将其作为短期发展目标的理由是:第一,液化天然气有助于解决汽车尾气的严重污染问题。液化天然气与汽油、柴油相比,更洁净环保;第二,液化天然气有助于解决目前的石油紧张问题。我国的天然气储量较石油丰富,而且天然气的探明储量在不断增加。此外,使用液化天然气不受天然气管网限制,可充分利用世界天然气资源,这对于我国的能源安全有利;第三,液化天然气使用技术与现存的内燃机技术衔接较好。

但是,天然气资源是不可再生资源,长期过量开发与使用将会导致与石油资源一样的命运。因此,发展液化天然气汽车只可作为短期发展战略。

参考文献:

[1]赵学伟:关于我国发展燃气汽车的几点思考[J].国际石油经济,2005(7):46

[2]李丹:我国能源问题解析:煤炭、石油与天然气[J].中国科技财富,2005(8):42～46

[3]李昌珠蒋丽娟程树棋:生物柴油研究现状与商业化应用前景.中国生物质能技术研讨会论文集[C].南京:太阳能学会生物质能专业委员会,2002

[5]赵儒煜杨振凯:从破坏到共生――东北产业技术体系变革道路研究[M].长春:吉林大学出版社,2004年12月第一版.第80页

[6]黄海波:燃气汽车结构原理与维修[M].北京:机械工业出版社,2002年第1版,第30～39页

生物质燃料的种类篇4

1生物质固体燃料成型工艺及设备

1.1成型工艺

生物质燃料的致密成型工艺直接决定了生物质燃料的形状和特性，根据成型条件的不同可以将生物质成型工艺分为常温湿压成型、热压成型、炭化成型和冷压成型［10］。

（1）湿压成型工艺：湿压成型是利用水对纤维素的润涨作用，纤维素在水中湿润皱裂并部分降解，使其加压成型得到了很明显的改善。在简单的装置下加压将水分挤出，形成低密度的压缩燃料块。此种方法多用于纤维板的生产。

（2）热压成型工艺：热压成型工艺是现在应用较多的生物质压缩成型工艺之一，其工艺流程为：原料粉碎干燥混合挤压成型冷却包装。对于不同的原料种类、粒度、含水率和成型设备，成型工艺参数也要随之变化，但由于木质素在70~100℃时开始软化具有黏性，当温度达到200~300℃时呈熔融状，黏性很高［11］，在热压过程中可起到黏结剂的作用，所以加热维持成型温度一般在150～300℃，使木质素、纤维素等软化并挤压成生物质成型块。

（3）炭化成型工艺：炭化是在隔绝或限制空气的条件下，将木材、秸秆等在400～600℃的温度下加热，得到固体炭、气体、液体等产物的技术，以生产炭为主要目的的技术称为制炭，以气体或液体的回收利用为重点的技术称为干馏，两者合称为炭化［12］。炭化成型工艺是将碎料经过炭化，去除其中的挥发分，减少烟和气味，提高燃烧的清洁性。根据炭化工序的先后可分为先成型后炭化工艺和先炭化后成型工艺。①先成型后炭化工艺为：原料粉碎干燥成型炭化冷却包装；②先炭化后成型工艺为：原料粉碎除杂炭化混合黏结剂成品干燥、包装。纤维素类生物质经炭化后，成型时表面黏结性能下降，直接压缩成型的生物质固体燃料易松散，不易贮存和运输，因此要加入适当的黏结剂来增加其致密成型的强度，现有的黏结剂如脲醛树脂（UF），水玻璃，糠醛废渣，NaOH、硼砂、水和淀粉混合黏结剂，聚乙烯醇、淀粉和JTJ（代号）混合黏结剂［13］，淀粉、木质素类、羧甲基纤维素及焦油等［14］。

（4）冷压成型工艺：冷压成型工艺是将生物质颗粒在高压下挤压，利用挤压过程中颗粒与颗粒之间摩擦产生的热量使木质素软化并具有一定的黏结性，从而达到固定成型的效果。冷压成型工艺生产的生物质致密燃料的物理性能没有前几种工艺生产的生物质燃料优良。

（5）生物质燃料的致密成型工艺评价指标：松弛密度和耐久性是衡量生物质燃料致密成型物理品质的两个重要指标。适宜的压缩时间，尽可能小的粒度，适当增加压力、温度或加黏结剂，可以达到提高松弛密度的目的。耐久性可以细化为抗变形性、抗跌碎性、抗滚碎性、抗渗水性和抗吸湿性等［15］。此外，将内摩擦角作为影响生物质致密成型燃料的评价指标，也有相应的研究［16］。

1.2成型设备

（1）螺旋挤压式成型机：螺旋挤压成型机是靠螺杆挤压生物质，并维持一定的成型温度，使生物质中的纤维素、半纤维素和木质素得到软化，从而减小内部的摩擦，挤压成生物质致密成型块。与纤维板的生产相类似，如果原料的含水率过高，在加热压缩的过程中致密成型块也容易发生开裂和“放炮”现象，所以原料的含水率应控制在8％～12％之间，成型压力要随着原料和所要求成型块密度的不同而异，一般在4.9～12.74kPa之间，成型燃料的形状通常为空心燃料棒（如图1（a）所示）。螺旋挤压机运行平稳、生产连续性较好，但螺杆的磨损较严重，使用寿命较短，这也相应地增加了生产成本［17－19］。中国林业科学研究院林产化学工业研究所研制了螺旋挤压式棒状燃料成型机，西北农林科技大学研制出了JX7.5、JX11和SZJ80A三种植物燃料成型机。

（2）活塞冲压式成型机：活塞冲压式成型机根据驱动方式的不同又分为机械驱动活塞式成型机和液压驱动活塞式成型机，其中液压冲压式成型机允许加工含水率较高（20%左右）的原料，常用于生产实心燃料棒或燃料块（如图1（b）所示），其密度在0.8～1.1g/cm3之间，成型致密燃料块比较容易松散，但在压缩过程中一般不需要加热，也减小了成型部件的损耗。河南农业大学研制了液压往复活塞双向挤压加热成型的棒状燃料成型机，首钢研制了机械活塞冲压式生物质块状燃料成型机，中国农业机械化科学研究院研制了CYJ－35型冲压式成型机。

（3）压辊式成型机：压辊式成型机主要生产颗粒状的生物质致密成型燃料（如图1（c）所示），其可分为环模成型机和平模成型机。该机对原料含水率要求较为宽松，一般在10%～40%之间，颗粒成型燃料的密度在1.0～1.4g/cm3之间，成型时一般不需要加热，根据原料的状况可适当添加少量黏结剂。压辊式成型机的基本工作部件由压辊和压模组成。其中压辊可以绕自身的轴转动，压辊的外周加工有齿或槽，用于压紧原料而不致打滑。压模有圆盘或圆环形两种，压模上加工有成型孔，原料进入压辊和压模之间，在压辊的作用下被压入成型孔内。从成型孔内压出的原料就变成圆柱形或棱柱形，最后用切断刀切成颗粒状成型燃料。中南林业科技大学开发了生物质颗粒燃料成型机，河南省科学院能源研究所研制了在常温下生产颗粒燃料的环模式成型机，清华大学清洁能源研究与教育中心研制了常温成型颗粒燃料生产设备。

2生物质固体燃料成型和燃烧的影响因素

2.1原料种类

生物质固体成型过程中，依靠木质素在较高温度下软化呈熔融状态、在外压力作用下流动的特性，可以起到胶黏剂的效果，所以木质素在生物质中的含量直接影响燃料的成型。生物质的密度也对成型有一定的影响，密度大的原料较难压缩成型。2.2原料含水率不同工艺对生物质的含水率都有相应的要求。颗粒成型工艺所用原料的含水率一般在15％～25％之间；棒状成型燃料所用原料的含水率不大于10％。在热压成型中，含水率过高，水蒸气不容易从原料中溢出，会发生气堵或“放炮”现象；而含水率过低又会影响木质素的软化点。

2.3原料粒度

粒度小的原料容易压缩，可增大生物质固体燃料的密度。但采用冲压成型时要求原料具有较大的尺寸或较长的纤维，以避免原料粒度过小而脱落，给运输造成不便。

2.4成型压力与压模几何形状

成型压力影响成型密度，但受设备能力的限制，制约了成型压力的增加；压膜的几何形状影响成型压力以及摩擦力的大小。

2.5成型温度

成型温度高会使原料本身变软，木质素软化，容易压缩成型，但温度过高会造成模子退火、耐磨性降低、寿命缩短，而且还会使物料炭化严重，降低表面黏结性能而影响成型。

2.6添加剂

生物质固体成型过程中使用的添加剂主要是聚环氯乙烷，其可以中和成型燃料颗粒表层和扩散层（水分）之间产生的电动势，使成型块的结合更加牢固［20］。

生物质燃料的种类篇5

关键词：实验探究；燃料热值；环境保护

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148（2017）5-0043-2

义务教育物理课程标准倡导“从生活走向物理，从物理走向社会”，让学生从身边熟悉的事例入手，通过实验探究发现规律、认识规律，让学生将自己的认识和科学方法应用于生活与社会。初中物理教学中，“燃料热值”的建构就很好地反映了这一教学理念。在此，笔者依据自己的教学经历浅谈一下此概念的建构。

燃料对于学生并不陌生，如：植物秸秆、木柴、煤炭、煤油、天然气等，人们的日常生活离不开燃料的帮助。但是，对于不同燃料燃烧释放热量能力的相关知识，学生却是有所欠缺。如何能让学生从实验探究中认识到这一现象呢？

活动一初步认识燃料放热的本领存在差异

教学中设定问题：假设用木柴、煤炭、煤油分别来烧开同一壶水，所用燃料一样多吗？若不一样多，你知道按照质量从小到大的排序吗？此环节，通过教师的引导加上学生的生活经验，自然认识到不同燃料燃烧释放热量的本领不同。换个角度说，相同质量的燃料放热与种类是有关系的，从而顺理成章地进入下一步的探究。

活动二实验探究不同燃料放热的本领

如何制定方案，来研究燃料放热多少与种类是否有关？探究中应取相同质量的不同种燃料，比较放热的多少。可是，“放出的热量”很难测量，此时教师引导学生，可以借助常用的科学研究方法――转换法来实现。即用放出热量去加热相同质量的某物体，观察物体的温度变化。怎样能使实验现象更明显呢？可以选用比热容较小的细沙来完成实验，装置如图1所示。加热一段时间后，明显能观察到煤油灯加热沙子的温度远高于酒精灯加热沙子的温度。沙子的初始温度是相同的，可见在燃烧质量几乎相同时，煤油释放的热量远大于酒精释放的热量。

让每一位学生体验物理探究的整个过程，培养与他人合作交流的精神；培养每一位学生的实验动手能力、数据收集能力；学生与学生在相互合作、探讨中产生对某一事物的认知冲突，从不同的角度改进自己的学习经验，提高认识，克服片面性和局限性，从而全面、正确地理解所获得的知识[1]。

活动三建构燃料热值

如何更加公平、科学地来比较燃料释放热量本领的大小呢？科学家的研究方法是取单位质量的燃料，看释放热量的多少，从而实现了“燃料的热值”的建构，即人们把某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫做这种燃料的“热值”。

活动四探究环境问题

概念中的关键词――“完全燃烧”，什么叫完全燃烧？实验中燃料做到完全燃烧了吗？实验中观察火焰（图2）不难看出燃料并未“完全燃烧”，尤其是煤油的燃烧情况，有大量的黑烟放出。教学中设定问题：（1）生活中的燃料能做到“完全燃烧”吗？（2）利用效率能否达到百分之百？（3）存在有毒气体释放吗？以家用小型汽车为例，生活中燃料的燃烧并未完全利用，而且有废气的排放，给大气带来较大污染。

事实证明，工业以及生活中大量燃料的燃烧，给环境带了重大的影响。温室效应、酸雨、沙尘暴、雾霾……，世界各地屡见不鲜。

活动五课后拓展

燃料的利用使人类得到大量可用能量，但同时造成环境污染，尤其是“热机使用”以及“燃料燃烧”。因此，保护环境，控制和消除大气污染是必须重视的问题，同学们课下以“如何控制和消除大气污染”为主题，完成一个“调查科研报告”。

亲身经历实验探究，学生在获取大量感性认识的基础上，既学到了科学知识，又增强了学生的环保意识。整个探究过程，让学生深切地感受到科学的真实性，感受到物理和社会、物理和日常生活的关系，从而使物理教学更加贴近生活[2]。提高了学生环保的责任心和使命感，充分体现了从物理走向社会的教学理念。

参考文献：

生物质燃料的种类篇6

目前，全球奔驰在路上的车辆每日消耗着约1000万吨石油，占了全球石油日产量的一多半。如何用可再生能源驱动这些石油“吞噬兽”，已经成为新千年的重大任务之一。无论是混合动力、氢动力，天然气还是生物燃料，都成为了人们期望的目标。

制约着生物燃料发展的一个重要因素是土地资源5使有限的土地既要为人类提供足够的粮食，又要生产出足够的燃料，这显得很困难。德国2005年共生产了170万吨可用于柴油机的油菜籽油，生产这些油菜籽油使用了德国全部可耕种土地的1/10。即使在最好的年景下，这些土地才可以生产出200万吨生物柴油，这对每年消耗1.3亿吨石油的德国而言，确实是杯水车薪。

巴西的燃料构成中酒精燃料已经达到40％，但这种看上去是一种幸事的景象对于当地的环境而言却是一种灾难：数百万公顷的热带雨林已经被开垦出来，用于种植生产酒精燃料的原料――甘蔗。

而且，汽车使用酒精做燃料，需要配置更大的油箱，因为酒精所包含的能量仅为汽油的2/3。这意味着如果要取代同样能量值的传统燃料，则需要更多的土地来生产制作酒精的原料。

据德国农业部负责生物燃料的可再生资源机构计算，1公顷德国耕地收获的谷物可以生产出2500L乙醇，而1L乙醇燃料所包含的能量约合0.66L传统汽油燃料，则1公顷土地生产的乙醇燃料只能替代1650L传统燃料。

如何研发出一种新技术能够同时实现粮食与燃料两大目标成为目前生物燃料领域的研究重点。德国西部的卡塞尔大学农作物科学研究院教授康拉德舍费尔表示，生长于地球表面的植被所包含的能量超过目前人类能源需求的8％～10％。将这些不断再生的能量高效地转化为人类需要的燃料，无疑是解决人类能源问题的一个突破口。

第二代替代燃料

未来，替代燃料将在降低CO2排放上将发挥重要作用，这一观点得到了世界各大汽车厂商的支持。不过是发展第一代替代燃料，还是主攻第二代替代燃料，各大厂商却各执一词。对于此，奥迪坚定地站在第二代替代燃料一边。

可以看到，第一代替代燃料――例如生物乙醇和生物柴油――在很多国家应用广泛，这些生物燃料来自小麦、玉米和油菜等农作物。它们的确提高了CO2的平衡，因为在燃烧过程中释放出来的CO2与这些植物在生长过程中所吸收的CO2是相同的。然而，它们与粮食作物种植形成了直接的竞争关系，这一点在如今世界粮食危机的大趋势下显然有些不太人道。而且在其生产过程中，产量也较低，因此，它们在降低CO2排放上的优势大打折扣。

第二代替代燃料则可以很好地解决这一问题。它们将不再需要使用农作物，而是使用它们的废弃材料，并能减少约90％的CO2排放量。它们的特点还包括：可以进行准确配比，以满足发动机的具体需求，因而使燃烧过程非常高效，产生非常低的排放。一个特别引人注目的例子是取自生物质能的“阳光柴油(SunDiesel)”，它可以很好地替代取自矿物油的柴油。目前，以“阳光柴油”为燃料的奥迪A31.9TDI每公里就至少降低20g的CO2排放。

何谓“阳光柴油(SunDiesel)”

奥迪主要推荐使用的“阳光柴油(SunDiesel)”，其实就是植物经过高温处理形成的一种生物合成燃料。这种燃料藉由所谓的费托合成(FischerTropsch)制成。德国早在上世纪20年代中期，便开发出了该合成技术，该过程通过一氧化碳和氢气的混合产生液体碳氢化合物。合成燃料的巨大优势在于其不含硫和芳烃，这意味着内燃机能大幅减排，尤其减少微粒和硫化物的排放，从某些角度看，减排的潜力可达80％。

“阳光柴油(SunDiesel)”要比用石油生产的各种发动机燃料清洁得多，它完全无毒，并且没有气味。此外，据专家们估计，每年从每公顷植物中可以生产4000公升阳光柴油，这相当于菜籽油产量的3倍，乙醇产量的1.5倍。甚至还可以从更多的生物材料中获取更多的阳光柴油。例如，木材碎屑这种源料就是一流的能源供应者。尤其是如果阳光柴油不作为汽车的燃料，而是被用于发电和供热，就会比普通的柴油更具有竞争力。

从CO2平衡的角度来看，由生物制成的所谓“阳光柴油(SunDiesel)”也格外具有吸引力，该燃料由植物做原料研制而成，在燃烧时释放的CO2少于之前植物通过光合作用从大气中吸收的CO2。当前，一台使用传统石油制成柴油的奥迪A4TDI每公里排放149g的CO2，而由“阳光柴油(SunDiesel)”驱动发动机时，每公里仅排放22g的CO2，当该生产技术扩展到一定产业规模时，这一数字可能还会进一步下降。

与传统的石油制成柴油燃料相比，“阳光柴油(SunDiesel)”还具有以下的优点：

1、具有高十六烷值，所以燃烧热值远优于常规柴油：

2、没有芳香类化合物，不含硫，因此明显降低有害物排放；

3、可以利用于现有基本设施和发动系统；

4、几乎百分之百的CO2中性(所谓的“CO2中性”，就是做到不给地球增加CO2负担)。

当然，一些专家学者认为，植物材料更适合用来生产电力和热力，比用来驱动汽车更有效率。瑞士联邦理工学院的资源专家托马斯努斯鲍尔直言，以树木为原材料的生物燃料不适合应用于道路运输中。努斯鲍尔表示，木材在供应热量方面可以像矿物燃料一样有效率，但是当其用于发动机燃料时仅能释放其能量的3/4。

对此，行业内的巨擘――科林公司的生物燃料管理负责人迈克尔道埃特迈尔表示，他不怀疑努斯鲍尔计算的准确性。但道埃特迈尔认为努斯鲍尔忽略了问题的关键。道埃特迈尔反驳说，在热力和电力生产方面，目前已经有许多矿物能源的替代物，如地热、太阳能。风力和水力，但是“对于运输领域，目前尚没有可行的矿物能源替代者”。“阳光柴油(SunDiesel)”尽管不能实现完全能量效率，但能够保证运输系统继续运转。

“阳光柴油(SunDiesel)”的诞生

“阳光柴油(SunDiesel)”诞生在德国东部萨克森州弗赖贝格市，其发明人博

多・沃尔夫曾经是一名煤矿工人，激发沃尔夫这名颇具想像力的德国工程师进行“阳光柴油(SunDiesel)”研发的是一个简单的事实：石油、天然气和煤炭――它们都是太阳能的“结晶”。

事实上，所有工业时代使用的矿物燃料都是远古时期植物和动物埋入地下的产物。在巨大的压力和高温的作用下，这些有机物转化为今天使用的固体、液体和气体能源。

沃尔夫所发明的转换工艺，可以使这个转化过程在很短的时间内完成。沃尔夫为这种名为“碳-5方法(CARBO-V)”生产工艺申请了专利。“碳-5方法(CARBO-V)”在几个小时内实现自然界需数千年才能制造出的结果：木材、稻草和任何形式的除去水分的有机物，在一个由燃烧装置和催化剂组成的系统中，转化为合成气体。这些气体经应用于煤炭和天然气液化领域的费托合成(FischerTropsch)反应装置处理可以转化为柴油燃料。

沃尔夫在弗赖贝格注册了一家名为“科林”(CHOREN)的公司，进行“阳光柴油(SunDiesel)”的生产试验。“科林”的前三个字母分别代表着构建有机生命和传统燃料的元素――碳(C)，氢(H)和氧(O)，名字中的后三个字母是“可再生”一词的缩写。

到目前为止，科林公司仅建了一座试验生产厂。公司的远景目标是在德国东部卢布明市建设一座年产20万吨柴油的生产厂。

科林的(CHOREN)的发展

虽然“阳光柴油(SunDiesel)”目前尚未进行商业化生产，但其发展远景已激起了欧洲汽车工业的巨大期望。戴姆勒汽车公司，克莱斯勒汽车公司以及奥迪的母公司――大众汽车公司于2003年成为科林公司的“阳光柴油(SunDiesel)”项目的合作伙伴，壳牌也在2005年开始对该公司投资。而在目前，大众甲壳虫、高尔夫和奥迪的A3，A4和A5都开发了应用“阳光柴油(SunDiesel)”的相应车型。

日前，科林公司向大众展示了他们新开发出的从生物质中提取柴油等燃料的整套实际生产设备。他们期望通过这一展示，让更多的厂家了解“阳光柴油(SunDiesel)”这一非常具有前景的燃料产品。

走进该公司，首先映入眼帘的是一个约20余米高的半开放式厂房，其中整齐排列着大大小小的钢铁容器，弯弯曲曲的管道串连其中。厂房外是一个露天堆场，放着许多诸如木屑等的“废料”。而在厂区之外，则停放着几辆各种型号的大众、奥迪与奔驰系列轿车，其车身上均醒目的喷印着“阳光柴油(SunDiesel)”的字样，这些车辆的汽缸中点燃的，正是运用该公司新型工艺从生物质中生产出的“阳光柴油(SunDiesel)”。

该公司的设备主管舒尔茨先生介绍说，这是一套年产15万吨柴油的生产设备。它利用诸如木屑、秸秆以及生活垃圾等生物质为原料，再经过一套分解、提取、合成等复杂工艺后，可从每10t的生物质中提取2～3t不等数量的柴油。生产出来的柴油质量完全可达到使用传统工艺生产的柴油标准，可用于各种交通工具驱动需要以及工业生产使用。

舒尔茨说，利用他们的设备生产出的柴油成本约为每公升75欧分(约合7元多人民币)，与目前在加以重税之后在德国市场上销售的柴油价格相当，因此若要挤占市场还有许多困难。但在人类建立可持续发展的能源系统，促进社会经济的发展和生态环境改善的要求下，他们的这一项目依然被普遍看好。

该公司的负责人沃尔夫博士详细介绍说，太阳照射地球，一部分能量以简单的直接利用方式被人类获取，而另外一部分则贮存在生物质中。这些能量除去被消费的部分外，剩余产物大致为碳、二氧化碳和氢气等。而正是利用这3种基本产物作为原料+利用他们研发出的“碳-5方法(CARBO-V)”生产工艺，就可以提取出柴油等燃料来。

奥迪的母公司――大众汽车公司总裁皮舍茨里德评价说，尽管目前以氢气、燃料电池等为驱动能源的汽车研发方兴未艾，但普遍存在着成本过高的缺点，以生物质能为新型汽车能源潜力巨大。

大众以及奥迪的积极态度

在德国西部城市沃尔夫斯堡有一座“奇特”的建筑，这就是大众汽车公司的“汽车城”。徜徉在这座宏大的建筑内，人们可以感受到汽车的历史与辉煌。但建筑内最为特别的或许是一个由透明塑料做成的“植物温室”――这间温室展现了汽油时代结束时汽车社会的前景。人们操作温室内的机械手臂种下豆瓣菜，8个星期后，大众以及奥迪的科学家可以用这些装点色拉莱的豆瓣菜生产出一滴柴油。据公司的研究人员表示，这滴柴油可以使拖拉机前进2m。这或许对拖拉机这样的农业机械不算什么，但对处于高速发展中的现代社会而言，这代表着解决燃料问题的“一线希望”。