基于低温碱性燃料电池技术的浒苔生物质利用

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1、基于低温碱性燃料电池技术的浒苔生物质利用UtilizationofEnteromarphaproliferaBiomassBasedonLow-temperatureAkalineFuelCellTechnology学科专业：海洋环境科学与技术作者姓名：王颖指导教师：刘宪华副教授天津大学海洋科学与技术学院二零一七年十二月万方数据万方数据万方数据万方数据摘要随着社会的不断进步，化石能源的急剧减少以及环境的日益恶化，人类亟需改进现有的能源结构并且开发清洁可再生的新能源。海洋藻类作为第三代生物质能，具有分布广泛、生产周期短、产量高、环境适

2、应能力强以及不占用耕地等优势，被认为是未来最具有发展前景的可再生能源之一；另一方面，藻类在富营养化水体中的迅速繁殖会造成“绿潮”现象，污染环境。当前存在的主要问题是大部分藻类生物质能并没有得到充分利用，因此，浒苔的资源化利用具有重要意义。本文以浒苔为原料，利用国家标准分析方法对其生物质组分进行了测定，其中的多糖含量超过了50%，高于海带等藻类植物。浒苔水解后生成的富含小分子糖类的水解液，可以作为生产生物质的原料。选用可回收利用的绿色催化剂硅钨酸对浒苔进行水解，应用单因素试验结合响应面分析法对水解条件进行优化，确定了最佳酸水解条件：反

3、应温度：178.50℃，反应时间：1.90h，硅钨酸浓度：0.08mM，最终获得的还原糖浓度为237.35mg/g。水解后，采用萃取法提取硅钨酸，重复利用5次后催化剂性能未见显著降低，表现出良好的循环利用性能。构建了以NQ修饰的泡沫镍为阳极，空气扩散电极为阴极，浒苔水解液为底物，氢氧化钾溶液作为电解质的低温碱性燃料电池，探究了KOH浓度对电池性能的影响。实验结果表明，当浒苔水解液浓度为8.57mg/mL，KOH浓度为3M时，电池的最大功率密度达到6.62W/m2。使用液相色谱对放电前后水解液的成分进行了分析，结果表明浒苔水解液放电产

4、物主要是一些小分子有机酸。将浒苔生物质预处理及水解之后利用碱性燃料电池技术进行氧化发电，不仅为解决藻类大量繁殖带来的环境问题提供了新途径，而且还对生物质能的资源化利用提供了新思路。关键词：浒苔，固体酸催化剂，水解，碱性燃料电池I万方数据万方数据ABSTRACTWiththecontinuousprogressofsociety,thesharpreductionoffossilfuelandthedeterioratingenvironment,humanurgentlyneedtoimprovetheexistingenergys

5、tructureanddevelopcleanandrenewablenewenergy.Therehavebeenincreasingresearchesfocusontheutilizationofbiofuelsmadefrombiomassasrenewablesourcesofenergywhichiscleanandpollution-free.Asoneofthethirdgenerationofbiomassenergy,Marinealgaehasmanyadvantages,suchaswidedistribut

6、ion,shortcycleofproduction,highproductivityandenvironmentaladaptability,whichisconsideredasoneofthemostpromisingrenewableenergy.Butitsstrongreproductivecapacityineutrophicwaterbodieswillcausethegreentide.Themainproblemisthatmostofthealgaebiomasscannotbefullyusednowdays

7、,therefore,it’sofgreatsignificancetoutilizeEnteromorphaproliferaasresources.Inthispaper,weuseEnteromorphaproliferaasrawmaterialandanalyzeitsbiomasscomponentswiththenationalstandardanalysismethod.Theresultshowsthatthecontentofpolysaccharideismorethan50%,higerthangeneral

8、microalgaeandmacroalgae.ThehydrolysatesofEnteromorphaproliferamainlycontainslowermolecularweightsugarswhichcanbeutili