沼气能源 - 定义及优势

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简介

沼气能源是从生物质通过物理和化学过程获得的。能量守恒定律指出 - 对于一个孤立系统，任何化学或物理过程中的总能量始终守恒。这意味着它不会增加或减少，而只是改变其形式。但我们经常听到世界很快就会面临能源危机。这是因为，在某些过程中，能量会转化为我们无法使用的形式。能量有各种形式，例如 - 光、声、热等。我们可以重复利用某些形式，而某些形式则无法重复利用，尽管它们存在于宇宙中。能源可以大致分为两类。

• 可再生能源

• 不可再生能源。

可再生能源可以反复使用，太阳能、风能和生物质能是这一类别的常见例子。煤炭、天然气和核能是不可再生能源的常见例子，因为它们只能使用一次。如今，全世界都希望增加对可再生能源的依赖，因为不可再生能源是有限的。生物能源可以成为传统能源的良好替代品。

生物质和生物能源

能量可以从植物产生的有机物质中获取。这被称为生物能源。这些有机物质称为生物质。生物质有两种类型 -

• 原始生物质：它来源于原材料。例如 - 草、作物、森林产品

• 次生生物质：一些最初是原始生物质但现在发生了重大变化的材料称为次生生物质。例如：纸张、棉花、橡胶等。

生物质中的能量来自光合作用，能量储存在化学键中。这些键在燃烧或分解时断裂并释放其中储存的化学能。牛粪饼是农村生物质的常见例子。它可以用作燃料。但它是一种产量很低的生物质。这意味着它的能量输出非常低。此外，它会产生大量烟雾，这对环境不利。

木炭是高产生物质，可以通过在适当条件下燃烧木材获得。它的热量产生能力非常高。还有其他方法可以将生物质转化为能源。沼气技术被广泛用于将植物材料转化为能源。这些材料在氧气存在下分解，产生沼气。沼气厂在没有其他能源的地方非常有用。人们也可以以液态形式使用沼气作为燃料，而且在那里非常有效。

沼气的优势

以下是沼气的优势。

可再生

只要工厂中有足够的废物，沼气的生产就会持续不断。我们唯一需要做的是定期清除用过的污泥并添加新的废料。

无污染

它是一种清洁能源。在工厂中，会发生生物消化过程，该过程不会产生任何污染性气体。由于在此过程中不会发生燃烧，因此它还可以控制温室气体。它不会像燃烧木材那样留下任何残留物。

廉价

它的成本非常低。随着新兴技术的出现，这种成本将大幅降低。它可以用于供暖和发电。用沼气烹饪也可以作为传统气体的替代品。

肥料

从工厂排出的消化物可以用作肥料。因此，它可以替代对土壤产生不利影响的化肥。

减少废料

沼气厂主要利用废料。因此，它也有助于我们应对水污染和土地污染。

沼气的缺点

毫无疑问，沼气在生产可再生能源方面非常有用。但是，它也存在一些缺点。

• 技术进步不足 - 尽管该领域正在进行大量研究，但不幸的是，新技术未能简化流程并降低成本。因此，大规模生产以满足大规模人口的需求并不便宜。

• 不稳定 - 沼气的主要成分是甲烷。如果暴露于氧气中，它很容易燃烧。因此，存在爆炸的危险。

• 杂质 - 尽管沼气经过提炼，但它仍然含有许多杂质。它们在发动机上充当腐蚀剂并对其产生不利影响。

• 在人口稠密地区不可行 - 沼气生产仅在有大量原材料的地方才可行。因此，它仅适用于农村或半城市地区。

沼气和沼气池

沼气主要成分是甲烷，几乎 75% 的沼气是甲烷。它还含有二氧化碳和甲烷。

它是利用厌氧发酵原理生产的。动物粪便、植物废弃物、工业废弃物和人类排泄物等形式的生物质都可以在沼气池中使用。它也被称为 गोबर गैस (gobar-gas) 工厂。

沼气池是一种圆顶状结构。它具有以下部件 -

• 混合室

• 消化池

• 进水管和出水管

• 沼气管

• 膨胀室

Fmarree，沼气池草图 ENG

过程

• 在混合室中制备生物质和水的混合物。它通常位于地面。这种混合物称为污泥。

• 污泥通过称为进水管的管道移动到进水室。这个气密的室被称为消化池。

• 该工厂放置 2-3 个月。在此期间不添加新的污泥。

• 在此期间，室内部发生厌氧消化。它产生沼气。

• 沼气是一种非常轻的气体，会上升并在气体收集器附近聚集。由于该室是气密的，因此额外的气体随后开始推动污泥本身。然后，用过的污泥通过出水管移动到膨胀室。

• 在气体收集器附近收集的气体可以通过沼气管使用。用过的污泥含有氮和磷。因此，它可以用于植物的生长。

结论

生物能源是可再生能源的来源。它非常清洁且环保。生物质用于生产此类能源。它在许多方面优于其他发电方法，但也面临着挑战。沼气池的主要成分是甲烷。它可以用于生产燃料、热能或电能。但是，它仍然需要许多技术创新来提高其产量。

常见问题

Q1. 写出光合作用反应。

答：这个过程对于植物的营养至关重要。水和二氧化碳在阳光和叶绿素的存在下产生葡萄糖。

$$\mathrm{6CO_2 +6H_2 O \:\rightarrow C_6 H_12 O_6+6CO_2+6H_2 O}$$

Q2. 未来可再生能源的其他能源可能是什么？

答：海洋、地热和氢燃料可能成为未来非常重要的能源来源

Q3. 沼气中气体的成分是什么？

答：甲烷是沼气 (75%) 的主要成分。二氧化碳占 25-50%，氮占 2-8% 左右

Q4. 什么是生物燃料？

答：生物燃料是从生物质中获得的燃料。生物乙醇和生物柴油是它们的一些常见例子。

Q5. 哪些细菌负责生物质的发酵？

答：甲烷菌负责生物质的厌氧发酵。