纳米CeO2催化纤维素热解脱氧原理机理研究
文献综述
0前言
能源是人类赖以生存的物质基础。目前，人们对能源的需求主要依赖于煤炭、石油和天然气等化石燃料，但是大力发展化石能源终究不是长久之计，而新能源
核、风能以及太阳能等由于技术不完善等原因还足以大规模应用。因此，改变
能源生产和消费方式，开发利用可再生的清洁能源对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护有重要意义。1982年，Bungay在《Science》上首次提出生物炼制的概念，旨在通过多种技术途径将生物质转化为燃料、电力和化工品等产品。2006年，研究人员在《Science》和《Nature》上进一步强调，生物炼制作为一种新的工业制造概念，为实现生物能源和生物材料的可持续生产提供了可能，将成为一种新的制造技术典范[[1]]。生物质能源作为可再生能源的一种，几乎不产生污染,使用过程中几乎没有SO2产生,产生的CO2气体与植物生长过程中需要吸收大量CO2在数量上保持平衡,被称之为CO2中性的燃料。生物质能源可再生而不会枯竭,同时起着保护和改善生态环境的重要作用,是理想的可再生能源之一[[2]]，引起世界的关注。
近年来，生物质能技术的研究与开发已经成为世界重大热门课题之一，许多国家都制定了相应的开发计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程和美国的能源农场等。目前，在美国、瑞典、奥地利等国将生物质能转化为高品位能源利用技术为别占该国一次能源消耗的4％、16％和10％以上。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家，乙醇燃料占该国汽车燃料消费量的50%以上[[3]]。我国生物质能源储量丰富，虽然在生物质能开发方面取得了巨大成绩，但因存在新技术开发不利，利用技术单一；资源分散，收集手段落后；科研投入少，技术含量低等问题[[4]]，导致技术水平与发达国家还有一定差距。因此，生物质能的有效利用需要进入深度的探讨研究。
1生物质能源化利用现状
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，主要由纤维素、半纤维素以及木质素组成。生物质能则是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，它一直是人类赖以生存的重要能源之一，是仅次于煤炭、石油、天然气之后第四大能源，在整个能源系统中占有重要的地位。生物质能的研究开发，主要有物理转换、化学转换、生物转换3大类。物理转换主要得到固体成型燃料；生物转换主要得到甲烷气、乙醇等；化学转换涉及到气化、液化、热解、固化和直接燃烧等技术。直接燃烧的产物为热气流和高压蒸汽；直接液化的产物为燃料油；气化的产物为水煤气、氢气、甲醇等；热解得到的产物主要是木炭、水煤气、焦油和燃料油等[[5]]，而在这之中生物质热解的燃料利用率高达95.5％，最大限度地将生物质能量转化成为能源产品，越来越得到重视，这表明了生物质热解技术本身所具备的明显优势，主要包括（1）对于原料的种类选择多样且标准低（2）可以根据不同需求加工出不同形态的热解产物加以利用（3）可以简化污染控制（4）成本低但是与天然气联合循环等发电技术同样具有竞争力（5）产物中的硫，重金属等有害物质被固定在炭黑里，进一步减少污染[[6]]。结合以上种种优势，发展生物质能必将成为未来能源系统的重要组成。我国是一个人口大国，且农村人口众多，同时我国也是一个经济迅速发展的国家，进入21世纪以后我国面临经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式，开发生物质能等可再生的清洁能源对建立可持续的能源系统，将会涉及农村发展、能源开发、环境保护、资源保护、国家安全和生态平衡等诸多利益。
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