简介:摘要:现阶段,随着社会经济的发展,我国对生物燃料乙醇的需求不断增加。燃料乙醇产业是我国重点培育和发展的战略性新兴产业之一,在国家推进工业化与信息化深度融合的背景下,利用我国在工业互联网和第五代移动通信(5G)技术上的优势,以大数据、数字孪生和区块链等新技术为支撑,推进生物燃料乙醇产业的智能化、安全化发展新模式,对于我国燃料乙醇产业高质量发展具有重要意义。本文梳理并总结了国内外生物燃料乙醇产业的发展现状,提出了生物燃料乙醇产业智能生产新模式、安全生产新模式和产业管理新模式的总体思路。进一步开展关键技术攻关,实现以纤维素类生物质为原料的生物燃料乙醇技术突破,为国家粮食安全问题提供战略储备。
简介:摘 要:本文对采用凯氏定氮法测定固体生物质燃料中氮含量进行不确定度评估,系统分析了影响测定结果值不确定度的来源,对主要的不确定度分量进行了评估与计算,最终得到氮含量值的标准不确定度及扩展不确定度。通过对不确定度分量值的分析,提出了提高氮含量值检测精度的建议。
简介:摘要:双燃料主机是以液化天然气和燃油作为燃料的发动机,发动机可用天然气运行,也可以用燃油运行,运行中天然气和燃油可以平稳转换.当使用天然气运行时,它的热效率高,因而经济性好,特别是发动机的排气中所含的硫化物和氮化物都大大减少,这些优点使双燃料主机越来越多地在船上得到应用。双燃料船舶动力系统是一个很热门的话题,很多船厂和设计单位都在进行技术开发,很多船东对订造这样的船舶很感兴趣。本文仅结合12000多用途项目的前期设计主要探讨一下双燃料主机的液化天然气(LNG)燃料系统的设计和应用。
简介:摘要:本文构建了柴油机的缸内燃烧三维仿真模型,采用燃料为甲醇和生物柴油的混合燃料,研究了不同喷油曲线对甲醇生物柴油双燃料发动机的影响,分析其对缸内压力和温度的影响,对碳氧化合物和氮氧化物的影响。
简介:摘要:文章主要是以BOG管路子系统为例子,分析和讲解了监控系统控制逻辑以及设计的方案,望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。
简介:摘要:微生物燃料电池的功率与电压或电流呈现非线性关系,只存在唯一的最大功率点。目前研究微生物燃料电池最大功率点跟踪最常用的方法是扰动观察法,这种方法应用于微生物燃料电池最大功率点跟踪控制,系统达到稳态时输出功率总是在最大功率邻域内波动,这样会造成大量的功率损失,并且跟踪的时间比较缓慢,极值搜索算法相比于扰动观察法,极值搜索算法是一种更为优越的控制算法,当醋酸盐的流量 Qa或浓度 Cac突然发生改变时,微生物燃料电池达到最大功率点的跟踪时间比较短,并且系统达到稳态时震荡几乎没有,所以基于极值搜索算法的微生物燃料电池具有很大的优越性。 关键词:微生物燃料电池;最大功率点跟踪;极值搜索算法;干扰观测法; 引言 随着各种能源资源的大量消耗,世界能源短缺问题日益显著,开发大量的可再生能源也就顺应了时代的发展。本文主要介绍微生物燃料电池的最大功率点跟踪控制研究,通过使用基于极值搜索算法的控制器,当燃料电池外部条件发生变化时,能够让微生物燃料电池总是工作在最大功率点,从而使微生物燃料电池输出更多的电能。 极值搜索算法的原理 图 4-1 极值搜索算法示意图 Figure 4-1 schematic diagram of extremum search algorithm 图 4-1是极值搜索算法的示意图,该算法主要的工作原理是通过施加等幅值的正弦干扰信号,来观察功率的变化方向,从而找到微生物燃料电池的最大功率点。 系统仿真 微生物燃料电池电池 DC-DC变换器 t变换器
PWM P 极值搜索控制器器 图 5 基于极值搜索算法的微生物燃料电池仿真模型 Figure 5 microbial fuel cell simulation model based on extremum search algorithm 底物浓度 Cac发生突变 图 5-1-1 底物浓度变化时功率变化曲线 Figure 5-1-1 power change curve when substrate concentration changes 图 5-1-2 底物浓度变化时功率变化曲线 Figure 5-1-2 power curve when substrate concentration changes ( 2)外电阻发生突变 图 5-2-1 外电阻发生突变时功率密度变化曲线 Figure 5-2-1 power density change curve with abrupt change of external resistance 图 5-2-2 当外电阻发生突变时功率密度变化曲线 Figure 5-2-2 power density change curve with abrupt change of external resistance 如图 5-1-1和图 5-2-1是基于扰动观察算法的微生物燃料电池模型的仿真波形,图 5-1-2和图 5-2-2是基于 ESC算法的微生物燃料电池模型的仿真波形,两种系统模型受到同样的外界干扰,即底物浓度 Cac在 300h变为原来的 2倍,在某一时刻底物浓度 Cac变回原来值,和外电阻 R在 300h时由 35欧变为 100欧,由上图可以看出,当底物浓度发生突变时,前者经过 100h趋于稳定,后者经过 5h趋于稳定。当外电阻发生突变时,前者经过 50h趋于稳定,后者经过 10h趋于稳定状态,所以的结论如下:( 1)当底物浓度 Cac适当增加时,燃料电池的功率会增加;( 2)当外电阻发生突变时,基于极值搜索法的控制器要比基于扰动观察的控制器的跟踪速度快。 参考文献 翟荣欣.局部阴影条件下光伏系统的 MPPT 控制研究 [D].长沙:湖南大学, 2018. 邹才能,赵群,张国生.能源革命:从化石能源到新能源 [J].然气工业, 2016, 36(01): 1-10 drissi R E L, Abbou A, Salimi M. Artificial neural-network-based maximum power point tracking for photovoltaic pumping system using backstepping controller[C]//2018 IEEE 59th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON). IEEE, 2018:1-7. 作者简介 :任鹏鲲, 1993年 3月,男,汉,河南省沁阳市人,研究生,研究方向:微生物燃料电池最大功率跟踪。简介:生物燃料电池可以将马铃薯中的化学能直接转化为最清洁的电能,同时又能处理污水,具有显著的环境效益和经济效益。本文报告了近年来MFC技术的研究现状,包括反应的基本原理、主要特点以及该技术面临的挑战,并对前景进行了展望。关键词生物燃料电池(MFC);马铃薯废水;研究进展引言马铃薯废水是以马铃薯为原料产生淀粉的过程中产生的废液,属于高浓度废水,我国每年用于处理马铃薯废水消耗掉的能量十分巨大,给社会和经济的发展带来严重的负担。利用MFC技术处理废水中不仅可以解决污染,还可以回收能源,最大限度实现污水处理的可持续性发展,具有十分显著的社会、环境和经济效益。1、马铃薯废水马铃薯淀粉废水是用马铃薯为原料生产淀粉过程中产生的废液,属于高污染性废水,如果不加处理并将其直接排放会造成环境水体缺氧,水生生物窒息死亡的现象。淀粉加工过程具有高耗水高污染等特征,据统计生产1t薯类淀粉将产生10-20m3的淀粉废水,废水的COD浓度高达10000mg/L以上。随着我国马铃薯主粮化战略的推广,淀粉加工行业的迅速发展加大了淀粉废水的产生量,因此,马铃薯淀粉废水的有效处理与资源化利用非常重要。而马铃薯淀粉废水的主要成分包括糖类、蛋白质、氮磷等营养物质,并且不含重金属、病原体等有毒、有害物质,这便十分有利于其资源化利用。2、生物燃料电池生物燃料电池(MFC)是利用酶或者微生物作为阳极催化剂,通过其代谢作用将生活污水和工业废水中含有的大量有机物作为其燃料氧化,从而获得电能的装置。MFC技术打破了传统的污水处理理念,实现了污水处理技术的重大革新,它不再是仅仅将废水中的有机质作为去除对象,而是看作一种能源。利用微生物将废水中有机质的化学能转化为电能,这样既净化了污水又获得了能量,具有产能效率高,废水处理成本低等优点,近年来受到极大关注1-4。2.1生物燃料电池的工作原理00000000010图1生物燃料电池工作原理MFC的工作原理如图1所示5。传统的生物燃料电池将微生物作为反应主体,微生物代谢的产物作为物理电极的活性物质,从而造成物理电极电位偏移,电位差增加,从而获得将燃料的化学能直接转变为电能的装置。生物燃料电池的工作原理以C6H1111111111111111111111111111111111111111111112O6作反应主体的燃料电池为例C6H12O6在阳极失去电子被氧化在阴极得到电子被还原,这样便在阴阳两极之间形成了电流通路,见图1。2.2生物燃料电池的特点及其研究方向2.2.1生物燃料电池的特点生物燃料电池的特点主要包括(1)能量转化的效率高。转化率及其利用率高达50%,加上电池生产过程中余热的利用,总利用率可达到90%。(2)对环境的污染小,几乎可以达到零排放。(3)在电池制作过程中,对机械运动部件的要求较低,因而对环境的噪音污染较小。(4)构造比较简单,易于保养维护。模块化结构,便于组装和维护,且磨损较少。(5)所需材料的来源范围较广,制备方式多种多样。即通过石油、甲醇、生物体内的能量等产生氢气,或通过电解水、生物制氢等方法获取燃料能源。(6)燃料的补充便捷。可以采用甲醇作为液体燃料的补充和供给,且可以利用现有的加油站来进行供给。(7)环境的变化对生物燃料电池的影响不大,即电池的适应能力较强。因为生物燃料电池具有功率密度高、承载能力强、可不依赖空气而存在的特点,因此可以有多种应用方式,对多种气候环境的适应性较强。2.2.2生物燃料电池的研究方向生物燃料电池的原料来源范围非常广泛,操作也很便利,并且对环境的污染也很小,是一种新型优质可再生的清洁能源。但是由于生物燃料电池这种清洁能源仍处于探索阶段,所以生物燃料电池还存在着电池能量不够稳定,电能转化率低等问题,但是随着科技水平的提高,生物燃料电池将会被不断的改善,并将在今后的电网中提供更多的电能,发挥至关重要的作用。同时还需要加强稳固材料、生物催化率以及电子转移等相关研究,配合生物燃料电池的研究探索和开发利用。3.对未来的展望生物燃料电池的出现和发展,将会给能源结构带来深刻的变革,会涉及社会生活各方面的供电系统。生物燃料电池的应用,可以作为各个行业的动力基础,又可以减轻温室效应来缓解全球气候变暖的问题,是一种优质的清洁能源。以微生物作为催化剂将马铃薯废水中碳水化合物中的化学能直接转化为最清洁的电能,同时可以使废水得到处理,最大限度地实现废水处理的可持续性发展,当然目前还没有办法估计该技未能够带来的经济效益,有关该领域的研究在国际上也刚刚起步,但生物燃料电池正在引起人们的广泛关注,希望在不久的将来,这种全新的技术能够不断完善,并最终应用于工程实践。参考文献1RabaeyK,VerhaegeM.MicrobialfuelcellsnovelbiotechnologyforenergygenerationJ.TrendsinBiotechnology,2005,23(6)291-298.2LoganBE.SimultaneouswastewatertreatmentandbiologicalelectricitygenerationJ.WaterScienceandTechnology,2005,52(1-2)31-37.3ChengSH,LiuH,LoganBE.IncreasedperformanceofsinglechambermicrobialfuelcellsusinganimprovedcathodestructureJ.ElectrochemistryCommunications,2006,8489-494.4PrasadD,SivaramTK,SheelaBerchmans,etal.Microbialfuelcellconstructionwithamicro-organismisolatedfromsugarindustryeffluentJ.JournalofPowerSources,2006,160(2)991-996.5崔爱玉,付颖.燃料电池—新的绿色能源[J].应用能源技术,2006(7)14-48.
简介:摘要:本文主要分析了全球重点申请人燃料电池申请量,选择燃料电池的龙头企业丰田公司进行专利分析,首先对丰田公司燃料电池技术进行总体分析,然后对丰田公司在燃料电池的核心部件膜电极技术专利上进行分析,并且了解其发展历程和技术发展路线,考察丰田公司在膜电极中的核心专利,进一步帮助国内企业了解燃料电池膜电极的申请趋势和重点研究方向,对今后更好的致力于燃料电池膜电极的研究提供数据参考,进一步提高燃料电池的性能,并且获得更好的专利布局。