燃料电池技术论文
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燃料电池技术论文范文第1篇
关键词：微生物燃料电池 产电 新能源
中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0003-02
微生物燃料电池（Microbial fuel cells， MFCs）是一种新兴的高效的生物质能利用方式，它利用细菌分解生物质产生生物电能，具有无污染、能量转化效率高、适用范围广泛等优点。因此MFCs逐渐成为现今社会的研究热点之一。
1 微生物燃料电池的工作原理
图1是典型的双室结构MFCs工作原理示意图，系统主要由阳极、阴极和将阴阳极分开的质子交换膜构成。阳极室中的产电菌催化氧化有机物，使其直接生成质子、电子和代谢产物，氧化过程中产生的电子通过载体传送到电极表面。根据微生物的性质，电子传送的载体可以为外源、与呼吸链有关的NADH和色素分子以及微生物代谢的还原性物质。阳极产生的H+透过质子交换膜扩散到阴极，而阳极产生的电子流经外电路循环到达电池的阴极，电子在流过外电阻时输出电能。电子在阴极催化剂作用下，与阴极室中的电子接受体结合，并发生还原反应[1]。
下面以典型的葡萄糖为底物的反应为例说明MFCs的工作原理，反应中氧气为电子受体，反应完成后葡萄糖完全被氧化[2]。
2 微生物燃料电池的分类
目前为止，MFCs的分类方法没有统一标准，通常有以下几种分类方法。
（1）基于产电原理进行分类，包括氢MFCs、光能自养MFCs和化能异养MFCs。氢MFCs的原理是利用微生物制氢，同时利用涂有化学催化剂的电极氧化氢气发电；光能自养MFCs是利用藻青菌或其他感光微生物的光合作用直接将光能转化为电能；而化能异养MFCs则是在厌氧或兼性微生物的作用下，从有机底物中提取电子并转移到电极上，实现电力输出[3]。
（2）基于电池构型进行分类，包括单极室微生物燃料电池、双极室微生物燃料电池和多级串联MFCs。图1中的微生物燃料电池即为双极室结构，电池通过质子交换膜分为阳极室和阴极室两个极室。单极室MFCs则以空气阴极MFCs为主，将阴极与质子交换膜合为一体，甚至是去除质子交换膜。为了提高产电量，将多个独立的燃料电池串联，就形成了多级串联MFCs[4]。
（3）基于电子转移方式分类，包括直接微生物燃料电池和间接微生物燃料电池两类。直接微生物燃料电池是指底物直接在电极上被氧化，电子直接由底物分子转移到电极，生物催化剂的作用是催化在电极表面上的反应。间接微生物燃料电池的底物不在电极上氧化，而是在电解液中或其它地方发生氧化后，产生的电子由电子介体运载到电极上去[5]。
（4）基于电子从细菌到电极转移方式进行分类，可分为有介体MFCs和无介体MFCs两类。电子需要借助外加的电子中介体才能从呼吸链及内部代谢物中转移到阳极，这类为有介体MFCs。某些微生物可在无电子传递中间体存在的条件下，吸附并生长在电极的表面，并将电子直接传递给电极，这称为无介体MFCs。
3 电池性能的制约因素[6～7]
迄今为止，MFCs的性能远低于理想状态。制约MFC性能的因素包括动力学因素、内阻因素和传递因素等。
动力学制约的主要表现为活化电势较高，致使在阳极或者阴极上的表面反应速率较低，难以获得较高的输出功率[8]。内电阻具有提高电池的输出功率的作用，主要取决于电极间电解液的阻力和质子交换膜的阻力。缩短电极间距、增加离子浓度均可降低内阻。不用质子交换膜也可以大大降低MFC的内阻，这时得到的最大功率密度为有质子交换膜的5倍，但必须注意氧气扩散的问题[9]。另一个重要制约因素为电子传递过程中的反应物到微生物活性位间的传质阻力和阴极区电子最终受体的扩散速率。最终电子受体采用铁氰酸盐或阴极介体使用铁氰化物均可以获得更大的输出功率和电流。
另外，微生物对底物的亲和力、微生物的最大生长率、生物量负荷、反应器搅拌情况、操作温度和酸碱度均对微生物燃料电池内的物质传递有影响[10]。
4 微生物燃料电池的应用
（1）废水处理与环境污染治理。
微生物燃料电池可以同步废水处理和产电，是一种废水资源化技术。把MFC用于废水处理是其最有前景的一个应用方向，也是当前微生物燃料电池的研究热点之一。同时，在生物脱氮、脱硫、重金属污染的生物治理等方面MFCs也具有不可忽视的作用。
（2）海水淡化。
普通的海水淡化处理技术条件苛刻，需要高压、高效能的转化膜，有的还要消耗大量的电能，故不能大规模的处理，并且成本较高，难以有效地解决海水淡化问题。如果找到一种高效的产电微生物和特殊的PEM交换膜，那么MFC，就可以达到海水淡化的目的，而且具有能耗低，环保和可持续的优点。利用MFC淡化海水也将成为具有发展潜力的研究方向[11]。
（3）便携式电源。
微生物燃料电池能够利用环境中自然产生的燃料和氧化剂变为电能，用于替代常规能源。可以为水下无人驾驶运输工具、环境监测设备的长期自主操作提供电源。
（4）植物MFCs。
通过光合作用，植根在阳极室的绿色植物将二氧化碳转换为碳水化合物，在根部形成根瘤沉积物；植物根系中的根瘤沉积物被具有电化学活性的微生物转化为二氧化碳，同时产生电子。这种植物MFCs能够原位将太阳能直接转换为电能[12]。
（5）人造器官的动力源[13]。
微生物燃料电池可以利用人体内的葡萄糖和氧气产生能量。作为人造器官的动力源，需要长期稳定的能量供给，而人体内源源不断的葡萄糖摄入恰好可以满足MFC作为这种动力源的燃料需要。
5 微生物燃料电池技术研究展望
MFCs技术正在不断成长并且已经在许多方面取得了重大突破。但是，由于其功率偏低，该技术还没有实现真正的大规模实际应用。基于其产电性能的制约因素，今后的研究方向主要可归纳为以下几点。
（1）深入研究并完善MFCs的产电理论。MFCs产电理论研究处于起步阶段，电池输出功率较低，严重制约了MFCs的实际应用。MFCs中产电微生物的生长代谢过程，产电呼吸代谢过程以及利用阳极作为电子受体的本质是今后的研究重点[14]。
（2）筛选与培育高活性微生物。目前大多数微生物燃料电池所用微生物品种单一。要达到实际应用的目的，需要寻找自身可产生氧化还原介体的高活性微生物和具有膜结合电子传递化合物质的微生物。今后的研究应致力于发现和选择这种高活性微生。
（3）优化反应器的结构。研究与开发单室结构和多级串联微生物燃料电池。利用微生物固定化技术、贵金属修饰技术等改善电极的结构和性能。选择吸附性能好、导电性好的材料作为阳极，选择吸氧电位高且易于扑捉质子的材料作为阴极[15]。
（4）改进或替代质子交换膜。质子交换膜的质量与性质直接关系到微生物燃料电池的工作效率及产电能力。另外，目前所用的质子交换膜成本过高，不利于实现工业化。今后应设法提高质子交换膜的穿透性以及建立非间隔化的生物电池[16]。
6 结语
MFCs作为一种可再生的清洁能源技术正在迅速兴起，并已逐步显现出它独有的社会价值和市场潜力。随着研究的不断深入以及生物电化学的不断进步，MFCs必将得到不断地推广和应用[17]。
参考文献
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燃料电池技术论文范文第2篇
摘要：陶瓷膜主要是Al2O3、Zr02、Ti02和Si02等无机材料制备的多孔膜，其孔径为2-50mm。具有化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂：机械强度大，可反向冲洗：抗微生物能力强：耐高温：孔径分布窄，分离效率高等特点，在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、治金工业等领域得到了广泛的应用，其市场销售额以35%的年增长率发展着。陶瓷膜与同类的塑料制品相比，造价昂贵，但又具有许多优点，它坚硬、承受力强、耐用、不易阻寨，对具有化学侵害性液体和高温清洁液有更强的抵抗能力，其主要缺点就是价格昂贵且制造过程复杂。
关键词：陶瓷膜 新材料
1陶瓷膜技术发展概况
陶瓷膜也称CT膜，是固态膜的一种，最早由日本的大日本印刷公司和东洋油墨公司在1996年开发引入市场。2004年7月，北美陶瓷技术公司顺利完成了其价值超过500万美元的新型双磨盘研磨机的组装，该设备在制备超薄陶瓷膜的生产技术上首屈一指，这同时也使得公司在制备超平、超完整陶瓷膜上的技术大大提升。
2陶瓷膜的广泛应用
2.1提纯用陶瓷过滤膜
2004年8月，由北京迈胜普技术有限公司与山东鲁抗医药有限公司研制的陶瓷膜过滤系统用于某种抗生素的分离提纯获得成功，这不仅优化了此种抗生素的生产工艺，而目使抗生素收率提高15%，这是我国首次将陶瓷膜技术运用于抗生素生产。抗生素的分离提纯，必须经过对发酵液的过滤和对滤出的药液进行树脂交换。目前，许多抗生素生产企业对氨基糖苷类抗生素发酵液的分离提纯均采用真空转鼓过滤器，这种工艺需先将发酵液酸化调至一定的pH值，然后用敷设助滤剂层的真空转鼓过滤器进行预过滤，再用板框进行复滤及树脂交换。采用这种工艺不仅过程繁琐，而目有效成分收率低，仅过滤和树脂交换过程的收率损失达30%。
2.2镀陶瓷包装膜
在食品包装领域，近年越来越引人注目的是具有高功能性和良好环保适应性的透明镀陶瓷膜。这种膜尽管目前价格较高，物理性能还有待进一步改进，但可预期在不远的将来它将在食品包装材料中占据重要的地位。陶瓷膜的加工镀膜方法与通常的镀金属方法相似，基本上按我们己知的加工法进行。镀陶瓷膜由PET（12μm）陶瓷（Si0x）组成。氧化硅能分成4类，即Si0，Si304，Si203，Si02。对这种膜的主要要求是具有良好的透明度、极佳的阻隔性、优良的耐蒸煮性、较好的可透过微波性与良好的环境保护性以及良好的机械性能[2]。
镀陶瓷膜首先用作细条实心面的调味品包装材料。其优良的包装性能引起了人们的注意。由于这种膜保味性极佳，因此，尤其适合于包装易升华产品，如茶（樟脑）之类的易挥发材质。由于其极好的阻隔性，除了作为高阻隔性包装材料和作食品包装材料用外、预计还可用在微波容器上作为盖材，在调味品、精密机械零配件、电子零件、药物和医药仪器等方而作为包装材料。随着加工技术的进一步发展，如果这种膜在成本上大幅下降，那么它将得到迅速推广和应用。
2.3 燃料电池陶瓷膜
我国“863”计划固体氧化物燃料电池（SOFC）项目经过对新型中温固体氧化物陶瓷膜燃料电池的长期研制，把陶瓷膜制备技术开拓应用于SOFC的制作，把通常SOFC的高温（1000-900℃）拓延到中温阶段（700-500℃）。目前中国科技大学无机膜研究所己经研制成功的新型中温陶瓷膜燃料电池，是一种以陶瓷膜作为电解质的燃料电池。电池部件薄膜化以后，降低了电池的内阻，提高了有用功率的输出，不需要高温的条件下实现了中温化，操作温度降到700-500℃[4]。这种新型燃料电池继承了高温SOFC的优点，同时降低了成本。此类陶瓷膜燃料电池具有广阔的应用前景[5]。
结束语
陶瓷膜的研究始于20世纪40年代，其发展可分为3个阶段：用于铀的同位素分离的核工业时期，于20世纪80年代建成了膜面积达400万平方米的陶瓷膜的富集256UF6工厂，以无机微滤膜和超滤膜为主的液体分离时期和以膜催化反应为核心的全面发展的时期。
总之，随着科学技术的发展，陶瓷膜作为一种新型的材料，在各行各业的领域中，发挥着巨大的作用。其前景也越来越广阔。
参考文献：
[1]詹捷，陈小安，王永刚，等.工程陶瓷材料精密加工技术.机械工艺师，1998（6）：11_12.
[2]林滨.程陶瓷超精密磨削机理与实验研究：[博十学位论文].天津大学，1999.
[3]杨辉，吴明根.现代超精密加工技术.航空精密制造技术，1997.
燃料电池技术论文范文第3篇
[论文摘要]：通信电源是向通信设备提供交直流电的电能源，是整个通信电信网的能量保证。通信电源系统由交流供电系统、直流供电系统和相应的保护系统构成。通信电源系统的设备多，分布广，不仅单个电源设备的可靠性会影响系统的可靠性，电源系统的总体结构也会对自身的可靠性造成很大的影响。
一、通信电源的发展现状
（一）供电系统的现状
通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分，其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向通信设备提供能源。通信电源必须具备智能监控、无人值守和电池自动管理等功能，从而满足网络时代的需求。通信电源系统由交流配电、整流柜、直流配电和监控模块组成。
（二）通信电源设备的更新换代
近年来，随着技术的进步，特别是功率器的更新换代，新型电磁材料的不断使用，功率变换技术的不断改进，控制方法的不断进步，以及相关学科的技术不断融合，通信电源在系统的可靠性、稳定性，电磁兼容性，消除网侧电流谐波、提高电能利用率、降低损耗、提高系统的动态性能等等方面都取得长足的进步。
（三）现行通信电源的电路模型和控制技术
目前通信电源的变换电路拓扑结构主要采用双单端电路，半桥电路和全桥电路，各有优缺点。一般认为，在中、小功率场合，采用双单端电路或半桥电路是适宜的；在大功率场合则采用全桥变换电路。
二、通信电源发展趋势
（一）开关器件的发展趋势
电源技术的精髓是电能变换，即利用电能变化技术将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。其中，开关电源在电源技术中占有重要地位，从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫兹级，开关电源的发展为高频变化提供了硬件基础，促进了现代电源技术的繁荣和发展。
（二）通信直流电源产品的技术发展市场需求发展
在需求与技术的共同推动下，通信直流电源产品体现了如下的发展态势：
体系架构相当长的一段时间内维持稳定。通信直流电源在相当长的时间内还是维持现有的交流配电、整流器模块(并联)、直流配电、监控单元、蓄电池等为主要组成部分的架构；功率变换模式也将维持现有的高频开关模式，暂时不会出现类似从线性电源到开关电源的阶跃性的变化。
功率密度不断提高。通信一次电源的核心部件整流器的功率密度不断提高，推动了通信直流电源整机的功率密度不断提高，但配电器件、蓄电池等密度基本维持稳定，一定程度制约了整机系统的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信电源的最基本要求。随着器件技术、通信电源技术的成熟，以及各通信直流电源设备厂家在可靠性研究上大力投入，通信直流电源产品可靠性呈不断提高的趋势。
按照TRIZ理论(“创造性解决问题的理论”的俄语缩略语)描述的技术系统发展进化规律，一般而言，技术的生命周期包含四个阶段：婴儿期、成长期、成熟期和衰退期，种种迹象表明，通信直流电源的核心技术，开关电源技术基本上开始步入成熟期：效率的提升变得缓慢和困难、而电源损耗不能大幅度降低限制了功率密度的进一步提高，未来几年甚至十几年内，通信直流电源产品将进入一个缓慢发展的阶段，直至有一天，一种新的电源变换技术出现，通信直流电源产品就会再出现一个阶跃性的发展，就像开关稳压技术替代线性稳压技术，给电源带来了革命性的变化。
（三）通信用蓄电池技术研究的新进展
通信用蓄电池作为通信系统后备的能源供应手段，其研制、生产和应用技术一直备受世界各国通信行业的重视。随着科技的发展和技术的不断进步，国外正在研制和试验新一代的通信用蓄电池，有的已经进入商用化阶段。这些新的蓄电池，由于其材料、结构和技术上的先进性，在性能上具有传统的VRLA电池无可比拟的优越性。
1．钒电池（VanadiumRedoxBattery）。钒电池（VRB）是一种电解值可以流动的电池，目前正在逐步进入商用化阶段。
2．燃料电池。燃料电池是一种化学电池，也是一种新型的发电装置，它所需的化学原料由外部供给，如氢氧燃料电池，只要外部供给氢和氧，经过内部电极、催化剂和碱性电解液的作用，就能产生0.9V电压的直流电能，同时产生大量的热能.
3．电源监控系统的发展。随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展，通信系统从以前的单机或小局域系统逐渐发展至大局域网系统或广域网系统，大量人力、物力被投入到网络设备的管理和维护工作上。不过通信设施所处环境越来越复杂，人烟稀少、交通不便都会增大维护的难度，这对电源设备的监控管理提出了新的需求，保护通信互联网终端的电源设备必须具备数据处理和网络通信能力。此时，数字化技术就表现出了传统模拟技术无法实现的优势，数字化技术的发展逐步表现出传统模拟技术无法实现的优势.
4．通信电源的环保要求。环保问题，一方面的指标是通信电源的电流谐波要符合要求，降低电源的输入谐波，不但可以改善电源对电网的负载特性，减少给电网带来严重污染的情况，还可减少对其他网络设备的谐波干扰。另一个重要方面，是材料的可循环利用和环境的无污染，这方面需要产品满足WEEE/ROHS指令。
在通信电源开发、生产早期，人们主要集中研究电源的输出特性，较少考虑到电源的输入特性。例如：传统的在线式电源输入AC/DC部分通常采用桥式整流滤波电路，其输入电流呈脉冲状，导通角约为π/3，波峰因数大于纯电阻负载的1.4倍。这些谐波电流大的电源给电网带来了严重的污染，使电网波形失真，实际负荷能力降低，对于三相四线制的电网来说，还很有可能因中性线电流过大而出现不安全隐患。
参考文献：
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[2]《浅析全球通信电源技术发展趋势》.
[3]《通信直流电源发展趋势》.
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[5]《通信电源技术发展趋势及标准研究方向》.
[6]曾瑛，《浅谈通信电源》.
[7]王改娥、李克民，《谈我国通信电源的发展方向》.
[8]王改娥、李克民，《我国通信电源的发展回顾与展望》.
[9]侯福平，《UPS系统在通信网络中使用的特点及要求》.
[10]《全球通信电源技术发展呈现五大趋势》.
燃料电池技术论文范文第4篇
关键词：新能源；产业；技术瓶颈
随着核能、太阳能、风能等新能源技术的逐步成熟和应用成本逐步降低，新能源产业开始在世界范围内崛起。中国是世界上第二大能源生产国和消费国，但由于新能源产业的核心技术基本都在国外，而重大的制造设备和关键零部件基本靠进口，使得我国新能源产品的成本过高，不仅使得新能源产品在国际上缺乏竞争力，同时也造成国内风电、核电等的价格居高不下，从而在国内消费市场难以打开局面，在内需萎靡，国际市场利润空间受控的情况下，我国新能源产业要想壮大成国民支柱产业前景渺茫。而自金融危机以后，各国经济对新能源产业给予了重望，在国外市场需求的突然增加与国内环保压力的共同推进下中国新能源产业将迎来重大的发展机遇，因此当前如何克服发展的技术瓶颈对于新能源产业来说尤为重要。
1 当前我国新能源产业的发展现状
伴随着国际上低碳经济的呼声越来越高，我国新能源产业近两年获得了快速的膨胀，但由于扩张的速度太快，使得新能源产业的发展陷入无序的状态，特别是近两年快速扩张的风电、多晶硅等新兴产业出现明显的重复建设倾向，新能源产业这种虚热的状态，不得不引起我们高度的重视。
①风电产业失衡的产业链。中国风电产业在2005年《可再生能源法》实施之后，连续4年实现新增装机容量翻番，2008年中国风电装机1221万kW，已占全球总装机的10％，已成为亚洲第一、世界第四的风电大国，仅排在美国、德国、西班牙之后。但是，在竞相上马的风电项目背后，却是微不足道的经济效益，风电产业陷入产能过剩的尴尬境遇。截至2008年底，风电装机容量只占到全国电力总装机容量的1.13％，而发电量更是只占区区0.37％。同时，内蒙古约有三分之一的风电并网项目处于闲置状态；甘肃酒泉已经投运的46万kW风电装机最大发电出力只能达到65％左右。国内风电产业面临的主要问题主要集中在产能过剩、成本过高、机组质量和电网模式制约等方面。
而从风电产业的产业链上来讲，严重失衡。今年上的风电项目都集中在风机制造一端，这是因为我国目前风电场建设的高歌猛进，催生了风电设备的巨大需求，使得风机制造项目一哄而上，造成了风电产业链的结构性失衡，所以我们说风电过热过剩其实指的是风电产业的这种结构性过剩。国内风电整机生产企业超70家，超过全球其他地区风电设备厂商总和。目前，不仅在整机市场上存在着过多企业涌入的状况，在叶片市场也出现了一哄而上的现象。尽管风电大小企业如雨后春笋般成立，在核心技术和关键零部件等方面，生产企业走的却是清一色的引进路线。
②光伏产业国外环保事业的打工仔。国际上新技术的发展与应用，促使太阳能发电成本大大降低，美国工业体系大约在0.21美元左右，这一数值已经相当接近于火电价格的成本。而且成本还将进一步的下降，可以预期不远的将来光伏产业将会迎来一个爆发的增长期。我国光伏产的发展也是随着国外的需求而近年来得到了快速发展，最近5年的年平均增长率在40％以上，其扩展主要在海外市场。按照国家制定的发展计划，至2010年，中国光伏发电的累计安装量将不会超过300MW，因此目前光伏产业的主要市场仍将在海外。
目前国内光伏产业上游多晶硅产业扩张迅猛，价格回落预期强烈，多晶硅行业的暴利时代将逐渐走结束。而且由于金融危机影响了下游光伏需求，许多曾出台庞大扩产计划的多晶硅制造商必将推迟或取消其部分后期项目，近几年将发生无情的洗牌。下游太阳能电池制造业将摆脱多晶硅原料产能瓶颈，行业毛利率将会有所回升。
但是，中国的太阳能电池生产最主要的原料晶体硅，我国矿产储存很少，因此不得不从欧洲和日本高价进口。加工制成太阳能电池后，再返销回当地，这种发展模式无疑等同于担任着国外环保事业打工仔的角色。
③其他产业的发展。在新能产业领域，我国太阳能热水器产业近几年发展迅速，产品推广很快，目前国内太阳能热水器安装总量达到13284万m3，占全球安装总量的70％以上，产业形态也逐步走向成熟。在国际生物燃料产业化风潮的促进下，我国生物燃料产业近年发展很快，2008年中国燃料乙醇产量达到190万t，受粮食产量制约，我国近期不再扩大以粮食为原料的燃料乙醇生产。为了扩大生物燃料来源，我国已自主开发了以甜高粱茎秆为原料生产燃料乙醇的技术(称为甜高梁乙醇)，并开展了甜高梁的种植及燃料乙醇生产试点。另外，我国也在开展纤维素制取燃料乙醇的技术研究开发，如果农林废弃物纤维素制取燃料乙醇或合成柴油的技术实现突破，生物燃料年产量可达到上亿吨，从理论上讲，我国生物燃料的发展潜力还是很大的，但目前还处于起步阶段，其产业化的进程还很缓慢。总体来讲部分新能源细分产业在国内市场仍未完全启动，虽然目前发展态势来看还不错，但是如果不加快新能源产业领域核心技术的研发与应用，以及加强行业的规范与引导，新能源产业泡沫无疑将会发展成为中国经济将来发展的又一隐患。
2 我国新能源产业发展的技术瓶颈
我国新能源企业的大多规模小，核心技术对外依存度高，关键设备和零部件主要靠引进，企业自主研发能力薄弱。有数据显示我国新能源技术的专利集中在高校和科研院所，这一方面说明我国对于新能源技术研发的投资重点在高校和科研院所，同时又从另一个方面说明我国新能源企业自主研发能力低下，从而制约了我国新能源技术产业化转化的效率和能力。当前我国新能源产业发展的技术瓶颈主要有以下几方面：
①战略产品缺乏核心技术大幅缩减了产业的利润空间。总体来说我国新能源产品的技术水平偏低，而且核心技术多依赖国外。比较有代表性的是光伏产业，目前太阳能的利用的效率主要依赖于电池的性能，而我国太阳能电池生产的上游产品最重要的专用原材料单晶硅基本都靠进口，由于前期生产过快的扩大，竞争变得异常激烈，因为缺乏核心技术，使得我国这些企业的利润大幅下降，后期的发展不容乐观。
②设备与制造技术落后使得新能源产业发展缺乏后劲。这个问题在风电、核电等产业都很突出。风电机组制造技术是风电发展的核心，而目前我国风电整机总体设计和关键零部件设计制造仍是制约我国风电产业发展的瓶颈。目前我国风电建设远远落后于世界发展，其主要原
因是，没有加大力度依靠国内雄厚的机电制造业基础，吸收引进国外先进技术对风电成套设备进行自主开发。随着世界风力发电设备制造水平提高，更大的单机容量已经是全球风能技术发展的趋势。据了解，国外风电机组目前已达到兆瓦级，如美国主流1.5MV，丹麦主流2.0～3.0MV，在2004年的汉诺威工业博会上4.5MV的风电机组也已面世。而迄今为止，我国在这一技术上处于落后位置，尚不具备自行开发制造大型风电机组的能力，且在机组总体设计技术，特别是桨叶和控制系统及总装等关键性技术上落后于欧美发达国家，且机组质量普遍不高，易出现故障，这就使国产设备的竞争力面临严峻的考验。
③新能源并网应用技术滞后形成了新能源的消费瓶颈。我国风电、光伏电站一般处于偏远地带后，电网负荷小，不能满足大规模风电接人的要求，特别是近几年随着新能源发电装机容量的大幅提升必然对电网提出更高的建设要求。典型的例子便是，西北、东北和华北本是我国风电资源相对丰富的地区，但这些地区大部分处于电网产业的末梢，电网基础设施建设较为薄弱，因而难以对当地的风电资源进行充分有效利用。就全国来看，如业内人士所言，我国风电装机容量虽然在2008年底已突破1200万kW，但其中仅有800万kW的装机容量入网发电。将来新能源的发展迫切需要在电网的系统接入、并网技术标准、并网管理等方面开展突破性工作。
3 对策思路
①做好新能源产业发展战略规划，进行超前布局。新能源是一个新兴的产业，我们应该做好超前布局和规划，为新能源产业的发展建立良好的政策环境。政府应该提前进行新能源产业发展的关键技术、共性技术进行攻关从战略上提前布局，只有这样我们的新能源产业才能克服当前发展的核心技术不足的软肋，迎头赶上甚至超越发达国家。
②建立起行业标准，引导规范新能源产业的发展。逐步建立和完善新能源产品的标准体系，以及质量控制体系，选择有特色的创新能力较强的地区，发展新能源产业基地，构建比较完善的产业链，促进新能源产业的积聚式发展。
③加强示范与应用，推进关键技术与产品产业化。氢能，以燃料电池为重点，燃料电池堆、燃料电池辅助装置、燃料电池发动机等技术，开展产业化示范，推动氢能燃料在交通运输方面的应用。重点包括太阳能系统集成和产业化应用，重点支持能够促进光伏发电并网发电，光伏发电的系统技术和关键技术的产业化；围绕成形燃料开展能源作物的育种、繁育等高科技产业化；实施新材料高技术产业化专项等。通过关键技术与产品的示范与应用，从而推动这些技术产品的规模化、商业化，带动新能源产业的发展。
燃料电池技术论文范文第5篇
键词：第一成长期；化学教师；追求
文章编号：1005―6629(2011)08 0020―03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 教师的第一成长期及特点
按照教师职业生涯发展理论，一个教师历经职初的懵懂、模仿和适应，具备了较为扎实全面的教学基本功后，强烈希望建立自己的教学能力，将进入对教学的主动探索阶段，教学水平呈高速发展态势，我们将此阶段称作教师的第一成长期。
美国约翰霍普金斯大学的费斯勒(Fessler)教授提出的教师生涯循环论认为，处在能力建立阶段的教师，努力增进和充实与教育相的知识，提高教学技巧和能力，设法获得新的信息材料、方法和策略，都想建立一套属于自己的教学体系。
国内学者认为，教师经历上岗适应期(或称作角色适应期)后将进入快速成长期(或称作主发展阶段)，从发展速度看，30岁上下是最高点。
通过调研我们认为，第一成长期教师教龄集中在3-10年，年龄一般在26-35岁之间。他们注教学情景，努力寻找教学资料和教学方法，教学比较成熟，处于确认与渴望变革之中。善于接受与吸收新观念，积极参加教学研讨会，有较为强烈的继续进修与深造愿望。
2 第一成长期化学教师的专业追求
2.1成长目标
全面发展教学基本功，精心设计完善教学，形成教学技巧，初步具备教育研究能力，加快实现教师生涯的第一次蜕变，成为优秀青年教师。
2.2专业追求
2.2.1教学设计的完善
历经适应期教学实践，教师的知识结构逐渐丰富，对中学化学教材内容比较熟悉，但教学设计往往难以超越教材，因此，完美的教学设计成为教师的强烈追求。以下3方面是此阶段化学教师努力的方向。
(1)问题情境的创设。高质量的问题是培养学生思维能力的重要条件，化学问题情境应具备3个要素：未知的化学事物(目的)，思维动机(如何达到)，学生的知识能力水平(觉察到化学问题)。化学教师必须具备创设高质量问题情境的能力，做到“知识问题化、问题情境化、情境生活化”，使知识更加贴近学生的生活和能力基础，激发兴趣，激活思维。
笔者在原电池(必修)教学中，设置下列问题情境：①展示干电池(1号、5号、7号等)、纽扣电池、铅蓄电池、摄像机电池、手机电池等实物，提出问题：它们的电流从何而来?②利用导线、灵敏电流计、钥匙(铜质、铝质)、西红柿，演示制作水果电池。为什么可以产生电流?③按下列3步骤进行学生分组实验：Cu片、zn片分别插入稀H2SQ中；cu片、zn片平行插入稀H2S04中，并用导线连接；cu片、zn片平行插入稀H2SO中，并用导线连接灵敏电流计。提出系列问题：cu片、zn片分别插入稀H2SO4中，有什么现象发生?当cu片、zn片用导线连接后，现象有何变化?连接灵敏电流计后有什么现象?这个装置可以产生电流，可以把它称作什么?在Cu-Zn-H2SO4电池中，zn为什么会逐渐溶解，cu上为什么会产生气泡?化学反应是怎样进行的?④教师演示用氢氧燃料电池原理装置播放生日贺卡、播放宇宙飞船上氢氧燃料电池提供电能的视频，氢氧燃料电池的电流从何而来?设计意图是：通过日常生活中电池的展示、水果电池的制作，拉近化学和生活的距离，使化学学习发生在真实的问题隋境中，提高学生的化学学习兴趣和主动参与意识；通过分组实验和问题讨论，培养学生的动手操作能力、观察能力、自主探究能力，培养他们的化学科学素养；通过氢氧燃料电池的用，加深学生对原电池的认识，拓宽的视野。贯彻必修模块“生活(生产)化学生活(生产)”的教学思路，培养学生的基础化学素养。
在原电池(选修)教学中，笔者设计如下问题情境：①演示Cu-Zn-H2SO4电池产生电流实验，提出问题：C2上为什么会产生气泡?zn上为什么也产生气泡?②zn上产生气泡，对原电池产生电流有无影响，为什么?③怎样可以避免zn上产生气泡?④实验演示增加盐桥的Cu-Zn电池中，锌片上不再有气泡产生，为什么?设计意图是：从必修模块进行“原电池”教学时引导学生注Cu上产生气泡，转移到zn上产生气泡，引发学生思考，逐步转入对盐桥的认识和讨论深化原电池原理的学习，以实验探究和问题探究落实选修模块“生活(生产)或必修模块问题一化学一问题解决”的教学思路，培养学生的化学科学方法。
同一教学内容的两种问题情境设计不同，源于模块教学要求的不同和学生知识能力的差异。
(2)课堂教学的预设。一个成熟教师的备课不仅有科学的教学设计，还要有对教学的预设，以应对课堂上随时可能出现的情况。如：重难点知识突破时一种方法不行，应该换用哪种方法；学生讨论出现卡壳现象的可能原因及调整方案；化学实验可能出现的意外情况及补救措施，等等。只有这些内容的真正落实，才能保证备课的效益；也只有这些内容的真正落实，才能换来教师在课堂上从容自如，切实提高课堂教学效益。
(3)化学实验功能的开发。化学实验是化学教学的一大特色和亮点，如果缺少了实验，化学教学将会失去色彩。整合不同版本教材实验，挖掘学校、家庭实验资源，做好演示实验和学生分组实验是对化学教师的基本要求，实验经验的积累，实验的改进，新实验技术和手段(如手持技术)的应用探索等，都是极富魅力和挑战的课题。如果能够积极尝试，不仅可以开拓自己的教学空间，还可以铸就自己的核心竞争力。
2.2.2教学技巧的提升
青年教师要想站稳讲台必须具备娴熟的教学技巧。化学课堂导入技巧、课堂提问与作答技巧、突破难点的技巧、有效课堂组织技巧，等等，涵盖着课堂的方方面面。青年教师只有善于学习他人，才能形成教学技巧；青年教师也只有结合自身优势，才能实现“外在技巧”的内化，逐步形成自己的教学技巧。而这一切，不仅需要时间，更需要教师在教学实践中付出汗水，用心揣摩。
2.2.3教学经验的积累
(1)建立个人教学档案。搜集、整理别人的教学资料是获取间接经验的有效途径之一。20世纪90年代电子设备相对落后的条件下，笔者手抄、复印了大量《化学教学》、《中学化学教学参考》等杂志刊登的教学设计、教学论文，并按照自己的习惯进行分类、编制目录、采用档案袋管理，极大的方便了教学，促进了教学水平的提升，这些资料至今还保存在书橱里，依然是我教学的重要资源；进入21世纪，我曾利用Excel整理订阅期
刊上的教学资源，建立目录和内容简介，查找起来更加便捷；随着信息技术的飞速发展和互联网的日益丰富，现在建立电子教学档案成为一件十分简单的事情，我的化学教学资源库日渐完善、更加实用。平时上课，相同课题的教学设计可以直接参考；遇到上公开课、研究课时，阅读别人的教学设计，借以激发备课灵感；研讨会交流发言或进行教学研究时，选用别人的资料可以支撑自己的观点，丰富谈话内容。且不说节约了很多宝贵的时间，最重要的是在资料的整理与使用过程中，能够走进他人的世界，更好地理解智者的教育思想，增长自己的教学智慧。
整理自己的教学资料是升华直接经验的过程。个人教学资料范围很广如课本、备课本、听课本、读书笔记，等等，处处留有你成长和教学的痕迹，是你最重要的教学资源。尤其是备课本，可以作为新一轮教学的直接参考，若将不同时期的备课进行对比，可以清楚地看到自己教学观念变化的轨迹，提炼教学思想。笔者曾对比自己在1990、1995、2000年三次执教“原电池”的教学设计，撰写了“新课程新理念新方法一一三次执教‘原电池’的实践与思考”，对自己10年教学理念的变化和以后的教学方向有了更为清晰的认识，此文发表在《化学教育》2005年第10期上。
(2)书写教学反思。反思的重要性容易被教师所认识，但要坚持写教学反思却不是一件容易的事情。教学反思仅仅停留在思考层面是肤浅的，只有流露笔端、跃然纸上，才能深化认识、提升水平。青年教师应坚持每节课写课后反思，每周写教学周记，最好能做到每天写教学日记。教学叙事是最适合教师、最容易写好而又最有效的教学反思形式，也最适合第一成长期教师书写。值得说明的是，此阶段教师处在教学技能的完善和教学技巧的提升时期，教学经验有一定的闭锁性，教学反思的重点放在课堂教学策略方面，才是最有效的。
2.2.4科研能力的开发
“教师即研究者”的观点已经被学术界和广大教育工作者认同，对于教育科研能力，开发越早对教师成长越有利。“小课题研究”以“贴近教师生活、着眼于实际问题的解决、研究周期短、结题自由、成果灵活多元”等特点，成为教师喜闻乐见的教育科研新形式，它针对教师个体，关注教师个人的教育教学反思与行为跟进，关注教师自身问题解决与经验提升，成为促进教师快速成长的有效途径。诸如“与物质的量相关的概念学生为什么不理解”、“离子方程式的书写学生为什么出错”、“有机化学知识的入门难点在哪里”、“元素周期律的应用咋这么难”等教学问题都可以作为“小课题研究”的选题，“小课题研究”可谓“麻雀虽小，五脏俱全”，适合青年教师学做研究，一定尽早进行尝试。
3 第一成长期化学教师容易出现的问题
3.1急于求成
处于第一成长期前期的教师存在的最大问题是急于求成。这表现在教育教学的各个方面。例如，有的教师因“化学平衡是动态平衡，我用心讲过3遍学生仍昕不懂”而发火，有的教师因“已经是第5次做分组实验，学生的操作还是一团糟”而懊恼，有的教师为“我很努力，教学成绩也不错，没有得到应有的肯定和荣誉”而郁闷……教学是“慢”的艺术，教师成长也是“慢”的过程，必须遵循规律，不能揠苗助长。要想解决这个问题，教师必须科学规划自己的专业发展，按照“大”“小”呼应，“远”“近”结合的原则，做好学期规划和主题规划，避免成长过程中好高骛远、急躁冒进的不良情绪侵袭，在一步一个风景的愉悦欣赏和自我激励中，走近精彩的教学世界。
3.2迷失方向
燃料电池技术论文范文第6篇
该系统使用了柴油、微型涡轮和/或燃料电池做电源，可同电动马达一起进行车辆的推进和制动。使用了微型马达发生器作为补充，该系统大幅度地降低了车辆排放，相比于标准的柴油传动系，其可减少了50％的成本。城市公交使用可供100英里行驶的能量储存装置在一天内实际行驶了130英里，其平均油耗是50英里每加仑，而传统汽车的油牦是5英里每加仑。
该系统的第一个产品将在未来12个月内产于中国。该技术是由Mai"Y Bush先生带头，与中国天津的汽车技术和研究中心共同开发的。想知道更多的信息，请访问。
半导体异质结构纳米材料新进展
Scott
燃料电池技术论文范文第7篇
特斯拉汽车公司（Tesla Motors，以下简称特斯拉）是电动车中的明星，被誉为“汽车界的苹果”。在2014年6月，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克宣布开放了特斯拉的所有专利。到目前为止，国内几乎没有文献报道有关特斯拉专利技术的分析。
1 特斯拉汽车与其专利技术的对比分析
据称，特斯拉汽车上应用上特斯拉的200多项专利，事实上是这样的吗？本文通过将特斯拉汽车内部构造图片与其专利申请中的图片进行对比分析，来了解特斯拉的专利技术和其汽车实际采用的技术之间的关系。
1.1 整车结构布置
图1（a）是特斯拉Model S整车结构布置图。由该图可知，电动汽车主要由车身、底盘和电池包构成，其中电动车的动力电池组位于车辆的底盘，与轮距基本同宽，长度略短于轴，电动机位于两后轮之间。图1（b）是特斯拉专利申请US2012160583A1中出现的整车结构布置图，两者具有完全相同的布置方式。在特斯拉的很多其他专利申请中均采用了这种结构布置图，例如US2012161429A1、US2012160088A1、US2013088044A1等。这在一定程度上反映了特斯拉专利申请的实用价值，另外也说明了特斯拉专利申请外延的范围较小，基本上都是为了实际应用所进行的针对性的技术改进，这也是特斯拉专利申请总量不大的原因之一。
（a）特斯拉整车结构布置 （b）US2012160583A1中的附图
1.2 电池包
图2（a）是特斯拉Model S电动车内电池包的结构图。由图可知，该电池包一共有16个电池模块。图2（b）是特斯拉专利申请US2012160583A1中出现的电池包的结构图，其具有与特斯拉Model S电动车内电池包的拆解结构图基本相同的结构布置，根据该专利中记载的技术方案，所述电池包也由16个电池模块组成，每一个电池模块由多节18650单体电池串并联形成，且在整个电池包的外部还具有壳体进行保护。特斯拉Model S电动车内电池包的结构图与该专利申请文件中的电池包的差别在于，Model S采用的电池包中，每两个并列放置的电池模块之间还具有一个分隔件，将两个电池模块之间分开，从而形成主体部分具有14个分隔空间和端部突出的一个分隔空间的电池包框体。另外，该专利申请中的电池包框体还包括多个横隔件，而且优选所述横隔件中具有两个相对其他横隔件更大的横隔件，在车体发生侧碰时，横隔件吸收侧碰冲击的能量。
（a）特斯拉Model S电池包结构图 （b）US2012160583A1中的附图
1.3 电池模块
图3（a）为特斯拉Model S车型的电池包中一个电池模块的结构图。该电池模块由6组电池串联而成，每一组电池由多个电池并联形成。每一组电池的排布方式和结构并不是规则排列的，电池组的6块分区的具体排布见图中画线部分所示。图3（b）是特斯拉专利申请US2012160583A1中出现的电池模块的结构图，其给出了电池模块结构与特斯拉Model S中采用的电池模块结构完全相同，而且通过对比分析发现每一组电池的排布方式和结构都相同。另外，在特斯拉的很多专利申请中，基本上涉及到电池包和电池模块结构的实施方案就采用了这种方式，例如US2012161429A1、US2012160088A1、US2013088044A1等。
（a）特斯拉Model S电池模块结构图 （b）US2012160583A1中的附图
图4（a）是特斯拉Model S电动车内电池包的电池模块中电池保护连接结构图。由该图可知，每一节单体电池的正负极上都连接有一根很细的保险丝，这个保险丝被分别连接到一个多孔的金属板上，这个保险丝是用来保护整个电池组，图中的电池模块的金属板上还分别连接有金属导线，这些金属导线的另一端连接到电池控制模块，用于对电池模块的性能参数进行检测和监控。这些线是用来检测电池组的电压，从而保证电池组正常工作的。图4（b）是特斯拉专利申请US2007/0188147A1中公开的电池保护连接结构图，该专利申请具体公开了以下内容：将单体电池的正极端子114通过熔丝144分别连接到多孔导体150，将单体电池的负极端子116通过熔丝142分别连接到多孔导体140。当所述电池由于短路等原因引起过电流时，所述熔丝会自动熔断，而电池组中的其他电池仍然可以正常工作，从而可以保护整个电池组。图4（c）是特斯拉专利申请US2008/0241667A1中公开的电池保护连接结构图，其公开的电池包系统包括：两片蛤壳式壳体，安装在所述壳体内的多个电池单元、固定至每一片壳体上的集电板和安装在每一单体电池与集电板之间的易碎导线，以便在电池包系统和电动车发生撞击或其他应急状态而处于超过电池包能承受的预定机械外力或高温时，导线发生预定的疲劳及断裂，从而使各单体电池之间断开，避免短路发生，对电池包进行保护。具体结构为：壳体包括多个穿透孔口20和沉孔22，单体电池为圆柱形，其安装在所述壳体中的每一沉孔内，单体电池末端与集电板之间用易碎导线12电连接，集电板16包括一个凹入区域，所述导线连接在集电板的凹入区域上。其中集电板具有壳体18具有相同的形状。所述易碎导线优选为铝或铝合金。经过对比分析，特斯拉Model S电动车内电池包中的电池保护连接结构和上述两篇专利申请中的电池保护连接结构和作用完全相同。
（本篇论文可能不完整，需要更多的交通运输论文，可以联系客服）
1.5 电池冷却系统
图5（a）是特斯拉Model S电动车内电池包的电池模块的冷却系统的结构图。由该图可知，电池的冷却系统包括与每个单体电池导热接触的S型冷却管，所述S型冷却管具有波纹形状，单体电池置于波纹的凹槽内，从而与冷却管贴合，冷却管外面包裹着一层绝缘胶带，在冷却管和单体电池之间还具有热传导介质，图中左右两侧的接口为冷却液体的流体接口。图5（b）是特斯拉的专利申请US2008/0311468A1中公开的电池包热管理系统，并具体公开了以下内容：所述冷却管具有预定波纹表面结构，所述表面的形状与单体电池的外表面相匹配，从而单体电池顺序的布置于所述冷却管的两侧的波纹表面。在所述单体电池和冷却管之间还具有热传导介质，如可变形的热传导板。所述冷却优选为金属铝材料。另外，该专利申请还公开了所述冷却管具有扁平形状，且在冷却内部布置有多个内部通道，由于多个内部通道之间具有隔板，从而可以避免冷却管的塌陷。经过对比分析，特斯拉Model S电动车内电池包中的电池散热系统的结构和该专利申请中的电池包热管理系统的结构完全相同。
1.6 车门结构
图6（a）是特斯拉Model X的外形图片，其最大的特点之一就是采用了鹰翼门的设计，这个设计不仅在外观上吸引眼球，而且在功能上拥有非常出色的实用性表现。纵观特斯拉申请的专利，其在专利申请US20130099523A1、US20130099524A1和US20130097940均涉及到了具有这种车门结构的汽车。图6（b）是上述三件专利中使用具有这种车门结构的汽车图片。由两幅图的对比可知，Model X的外形和其专利技术中的采用的车体外形和车门结构完全相同。
2 结语
通过以上特斯拉汽车内部构造图片与其专利申请中的图片进行的对比分析可知，特斯拉电动汽车所应用的技术很多都可以从其专利文献中找到。通过分析特斯拉所申请的专利以及特斯拉汽车所采用的技术，笔者认为特斯拉汽车中所应用的很多关键技术都可以在其专利文献找到依据。本文仅仅是给出了一些车体和电池组结构上的示例性的对比，实质上特斯拉汽车的很多其他构造及管理方式均能在其专利文献中找到依据，特别是一些关于电池管理和充电控制的专利难以通过简单的图片对比，但其技术却可以从特斯拉所申请的专利文献中获知。笔者认为，特斯拉申请的专利数量并不大，有兴趣了解和研究特斯拉技术的企业、机构和个人可以通过特斯拉的专利文献作为突破口。
参考文献
[1] 朱科，石继仙.燃料电池专利申请状况分析[J].电池，2012，42（2）.
[2] 朱科，石继仙.中国锂离子电池专利信分析[J].电池，2013，43（2）.
[3] 朱科，石继仙.中国锌锰一次电池专利信息分析[J].电池，2013，43（5）.
燃料电池技术论文范文第8篇
关键词：生物燃气 发酵技术 反应器 沼气
中图分类号：S216 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0062-01
生物燃气经常说的沼气，沼气发酵是指有机物在厌氧的条件下，被沼气微生物分解代谢，最后形成以甲烷和二氧化碳为主体的混合气体，是一个生物化学过程。沼气发酵的原料是供给微发酵生物，进行正常生命活动所需的营养和能量，是不断生产沼气的物质基础。沼气的来源十分丰富，主要是农业的剩余物包括秸秆、杂草、树叶等，还有猪、牛、羊、马等家禽的粪便，工农业产品的废水废物（如豆制品的废水、酒精和糖渣），还包括大部分的水生植物，这些都是能够用来生物发酵的理想原料。
沼气发酵工艺是指从发酵原料到生产沼气的整个过程所采用的技术和方法。这个过程主要包括原料的收集和预处理，接种物的选择和富集，消化器的启动和日常操作管理及其他相应的技术措施。
1 沼气发酵中的微生物
沼气是有机物质在厌氧条件下通过大量的不同种类的微生物分解代谢产生的。凡参与把有机物质分解、发酵、代谢、转化为沼气的微生物统称为沼气微生物，也叫沼气细菌。由于有机物分解为沼气是一个非常复杂的过程，因此沼气细菌不仅仅是一种单一的细菌，而是由许多细菌组成的总称，据相关统计，沼气细菌拥有几十个属上千种之多。在沼气厌氧发酵过程中沼气细菌是最活跃的因素，他们能把各种有机物固体和处于溶解状态的复杂有机物，按照各自的营养需求进行分解转化，最终形成沼气。但是，沼气细菌把有机物分解为甲烷需要在没有氧气和没有氧化剂的环境下才能进行，同时PH值也要符合一定的条件，因此，沼气发酵又可以叫做厌氧发酵。将这些发酵细菌按其在发酵过程中扮演的不同作用，可分为分解菌和产甲烷菌两大类。
在沼气发酵过程中，各种微生物之间的关系非常复杂，甲烷的产生式各种发酵微生物相互协同、相互制约产生的。这种复杂的关系既体现在分解菌和产甲烷菌之间，同时也体现在分解菌之间和产甲烷菌之间的相互作用。其实分解菌与产甲烷菌之间的关系主要是，不产甲烷菌为产甲烷菌提供长生和产甲烷所需要的物质，产甲烷菌又为分解菌提供生化反应解除反馈抑制；分解菌为产甲烷菌提供适宜的氧化还原条件；分解菌为产甲烷菌清除有毒物质；分解菌与产甲烷菌共同维护生化环境中适宜的pH值。
产甲烷菌是在沼气发酵过程中将各种简单的有机物转化为甲烷的微生物。从1916年俄国微生物学家分离得到了世界上第一株甲烷菌开始，目前已知的甲烷菌有5个目200多个种，主要是嗜热自氧甲烷杆菌、嗜树木甲烷短杆菌、史氏甲烷短杆菌、马氏甲烷球菌、沃氏甲烷球菌、万尼氏甲烷球菌、黑海产甲烷菌、卡利亚库产甲烷菌、运动甲烷微菌等。
2 沼气发酵工艺
沼气发酵工艺包括用户和大中型的发酵工艺工程两大类。用户类的沼气发酵工艺主要是家庭型的、较小的工艺过程，主要分布在亚洲国家，比如中国的水压式沼气池和印度的哥巴士沼气池发酵系统，这些发酵系统利用的是人和动物的粪便、污水等作为原料。我国的沼气发酵工艺从20世纪90年代开始就推广，并且不同地方的特点发展成了“三结合”、“四位一体”、“五配套”等各种各样的沼气发酵系统，带动了一大批以沼气技术作为基础的生态农业发展模式，给当地人带来了客观的经济和生态价值。中国的沼气发展工艺主要是将种植、养殖和沼气发酵等工艺有机的结合到一起，这几个过程相互促、相互协助，共同发挥3个过程的最大价值，实现有物质和能量的循环利用。如主要位于我国西北部的“五配套”生态能源模式就是主要由沼气池、厕所、太阳能、暖圈、水窖、果园灌溉等5个部分组合而成的一个相互联系相互发展的一个系统。
3 沼气的利用
沼气的用途十分广泛，目前用的最多的就是将沼气转化为热能供工厂或者农场内部使用，还可以将沼气转化为电，体居民的生活提供持续的电力支持，此外还能将剩余的电用于厌氧环境的加温，有利用生成更多的沼气。此外，沼气还能作为汽车燃料，作为汽油的代替品，目前已有多个国家建立沼气燃料的加气站，为这种汽车提供加气服务。而燃料电池作为一种新型的清洁、环保、低噪音的电池正受到许多国家的青睐，已经在整个欧洲进行了试验和示范，具有很大的发展前景。
4 发展的重点和方向
关于发酵工艺工程的发展重点和方向，从国内外看主要有以下几点。
（1）发酵微生物的培育速度加快，更多的适应不同原料和工艺的环境的发酵微生物正在广泛的研究，并且这些微生物的沼气转化率非常高，能够很好的利用发酵原料，为不断的扩大沼气原料和原料利用率提供了可能。
（2）干发酵技术成为了研究的重点，干发酵的配套工艺和设备也是目前发展的配套工艺，将会有很大的作为。
（3）在沼气的后处理方面，发展提取更纯的沼气和沼气压缩技术，为沼气的扩大利用提供可能。
参考文献
[1] 刘晓风，廖银章，刘克鑫.城市有机垃圾干法厌氧发酵研究[J].太阳能学报，1995，16（2）.
[2] 孙国朝，邵延杰，连莉文，等.干法厌氧发酵工艺条件的研究[J].太阳能学报，1985，6（3）.