新能源发展中的生物质能源利用与竹炭应用探讨
摘要
关键词
新能源;生物质能源;可再生利用;竹炭应用
正文
引言
随着科技的不断进步,能源问题已成为制约我国社会发展的重要因素之一,随着环境问题的日益突出,世界各国都开始加大了对新能源的研究力度。作为人类目前唯一能够进行大规模生产的可再生能源,新能源不仅可以节约资源,降低对环境的污染,还能减少温室气体的排放,实现可持续发展。根据各国政府数据统计,2011年世界范围内新能源开发利用量占总能源开发利用量的20%左右。同时,随着全球工业化进程不断加快和经济高速发展,对化石燃料的需求量与日俱增。
一、新能源发展的现状与问题
1.1新能源发展的现状
在当前的发展形势下,新能源作为一种环保清洁的能源,具有十分重要的意义。随着人们对新能源需求的不断增加,对于新能源开发利用也在不断地发展和创新。新能源的发展已经取得了很大的成就,但是目前,新能源发展还存在一些问题,其中最突出的就是新能源的开发和利用不够广泛。此外,由于新能源的开发利用技术还不够成熟,再加上部分新能源技术的经济性较差,在很大程度上制约了新能源开发利用的速度。所以说,为了提高我国能源结构的安全性和稳定性,就需要不断地加强对新能源技术开发与利用水平。同时也要提高对新能源研究与应用技术领域发展现状和问题进行分析和研究。
1.2 新能源利用中存在的问题
在新能源利用中,首先是技术层面上存在的问题,对于新能源的开发利用主要包括以下几个方面:第一,新能源开发利用过程中存在着技术难度大、成本高的问题;第二,新能源技术的研发水平较低,研发成本较高;第三,在新能源产业发展过程中,我国还没有形成完善的市场机制,对于新能源的应用存在着一定的制约;第四,缺乏相应的政策扶持和引导。目前我国对于新能源的开发和利用还缺乏必要的政策支持和引导,对于新能源产业发展缺少必要的引导。
二、生物质能源的再生利用
2.1生物质能源的再生利用方法
生物质能源再生利用的方法,主要有:生物质直接燃烧,如用于发电、供热和居民生活;生物质气化,如用于锅炉和工业锅炉;生物质固化成型,如用于生产水泥和混凝土;生物质裂解,如用于生产生物柴油和生物汽油;生物质发电,如用于发电和供热;生物质热解,如用于生产液体燃料、气体燃料以及可再生能源;生物质热解气化,如用于生产液化天然气、煤气、氢气等;利用可再生能源的方法:可再生能源的利用包括太阳能利用、风力利用、潮汐能利用、水能利用等,这些方法可以综合使用,既能避免化石能源的枯竭,又能提高经济效益。
2.2生物质能源再生利用的优势与挑战
生物质能源再生利用的优势主要表现在:可再生性。生物质能源是大自然中的一种生物资源,取之不尽、用之不竭,而且具有可再生性。能源性。生物质能源作为一种可再生能源,不像化石燃料那样需要大量的投资和人力物力进行开采,这就节省了大量的经济成本。经济性。生物质能源作为一种清洁、环保的能源,在利用过程中不会对环境造成污染,同时也能增加就业机会。可持续性。生物质能源在利用过程中可以从根本上解决环境污染问题,避免了对不可再生资源的过度开发。
三、竹炭在新能源发展中的应用
3.1 竹炭的制备与性质
竹炭是以毛竹、黄竹等竹材为原料,经过高温碳化处理得到的,具有较高的比表面积、孔隙度和孔隙结构,以及较强的吸附性能,被广泛应用于电池材料、催化剂载体、土壤改良以及污水处理等领域。竹炭的制备工艺主要包括物理法和化学法。物理法包括溶剂萃取、化学热还原等,在一些特殊情况下还会使用化学方法。化学法主要有有机溶剂抽提、酸/碱氧化处理、有机酸/碱化学氧化处理、超声波强化氧化处理等。其中,以溶剂萃取和化学热还原技术最为成熟,其工艺简单、成本较低,对竹材原料的选择要求较低,且竹炭的物理性质也较好。
3.2 竹炭在能源领域的应用
竹炭因其优良的物理性质和化学性质,被广泛应用于燃料电池、超级电容器、电池材料和催化剂载体等新能源领域。竹炭作为燃料电池的电极材料,由于其较大的比表面积以及高孔隙度,使其具有更好的氧化还原反应能力,有利于提高电池的性能。此外,竹炭还可以作为超级电容器的电极材料,它具有高比容、高功率密度等特性,有利于提高储能效率。同时,竹炭作为催化剂载体,由于其具有比表面积大、孔结构丰富、表面官能团种类多、易活化等特性,因此能够将活性物质更好地固定在竹炭上,从而提高活性物质的利用率和催化剂活性,具有良好的催化性能。
3.3 竹炭应用的优势与潜力
竹炭的应用是在生物质能源利用的基础上发展起来的,因此,它不仅具有生物质能源利用的优点,还具有一些自身独特的优势:一是竹炭具有较高的比表面积,能够吸附大量的污染物;二是竹炭具有良好的孔隙结构,有利于吸附空气中的有害物质;三是竹炭具有丰富的官能团,有利于提高材料表面活性;四是竹炭具有良好的热稳定性和化学稳定性,可作为催化剂载体来应用于催化剂领域。
综上所述,竹炭在新能源领域具有广泛的应用前景。因此,可以将竹炭作为一种新能源材料进行开发利用,不仅可以缓解能源危机和环境污染问题,还能够提高能源利用率和资源利用率。
四、竹炭应用中存在的问题与展望
4.1 竹炭应用中存在的问题
竹炭应用的基础研究较少,目前缺乏高质量的竹炭及其制备工艺参数,也缺乏与竹炭相关的基础理论研究。因此,目前竹炭应用在理论上还处于初步探索阶段。目前,竹炭在实际中的应用研究较少,主要是由于竹炭制备成本较高,市场开发难度较大。在原料方面,目前主要依赖于天然生物质资源,这在一定程度上限制了竹炭产业的发展。此外,由于我国竹资源丰富,但可利用的竹材资源相对较少,这就限制了我国竹资源的利用。
4.2 竹炭应用的发展前景
竹炭在各领域应用的研究不够;竹炭应用的相关标准有待完善。竹炭应用的建议与展望:应加强竹炭原料资源的开发利用,通过对竹资源的综合利用,扩大竹炭生产规模,从而提高竹炭的产量和质量。针对目前竹炭应用研究中存在的问题,应加强对竹炭原料特性和制备工艺参数、竹炭性能的基础研究,为竹炭产品生产提供理论依据。
五、结论
随着世界各国经济的快速发展和工业化进程的不断加快,对化石燃料的需求量与日俱增。当前,全球能源危机日益加剧,能源问题已成为制约经济发展的重要因素之一。生物质能源作为一种可再生能源,在解决当前世界面临的能源问题和环境问题上具有显著的优势,其具有清洁、高效、可持续等特点,是未来新能源产业发展的重要组成部分。竹炭作为一种生物质燃料,与化石燃料相比具有诸多优点,在新能源产业发展中有着广阔的前景。随着竹炭在各领域中的广泛应用,竹炭产业也将迎来蓬勃发展,生物质能源也将成为新能源产业未来发展的重要组成部分。
参考文献
[1]吴新林,郑强,杨德新,等。新型生物质能源发展对策研究[J]。林业科技,2006 (10):46-50.
[2]杜俊飞,何建华,陈明春,等。生物质能源利用与发展中的问题和建议[J]。林业科技开发与管理,2013 (12):32-34.
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