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1.3.3 燃料电池利用
燃料电池是21世纪最具竞争力的高效、清洁的发电方式,将在洁净煤燃料电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面有广泛应用[24]。沼气燃料电池是最新出现的一种清洁、高效、低噪音的发电装置,与沼气发电机发电相比,产电效率高、能量利用率高,振动和噪音小,排出的氮氧化物和硫化物浓度低,因此是沼气有效利用的一条新途径[25,26]。
沼气燃料电池分为低温燃料电池和高温燃料电池。低温燃料电池需要非常清洁的氢气作为燃料,沼气不得不进行纯化,并需要将其转化成氢气。高温燃料电池,特别是固态氧化物燃料电池(SOFC)能直接利用净化的沼气,转化过程组合在电池中。由此来看,沼气燃料电池今后的发展趋势主要在高温燃料电池,它具有高效,甲烷纯度要求不高,沼气净化、转化系统简单,蒸汽需要量低等优点。
另外,沼气提纯至甲烷含量95%以上,可用作汽车燃料或可作为天然气使用。瑞典、瑞士、法国、冰岛等国家都有沼气作汽车燃料用于公共汽车、轿车、火车等交通运输工具。荷兰将沼气并入天然气电网作为燃气[23]。
1.4 沼气前景
由于能源越来越趋于紧张,加之环保要求越来越严格,沼气作为生物质能源,且其工艺发展较成熟,对完善能源结构、提高能量的利用率、物质的循环再利用,减少废弃物对环境的污染有切实可行的意义。尤其沼气发电技术和沼气燃料电池技术的发展,沼气在未来能源供应中有更大潜力。
按照农业部颁布的《全国农村沼气工程建设规划》,到2010年,全国农村户用沼气总数要达到4000万户,占适宜农户的30%左右,年产沼气155亿立方米,到2020年,农村户用沼气达到8000万户,基本普及农村沼气[27]。
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