序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇垃圾分類回收存在的問題范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

［關鍵詞］農超對接；逆向物流；運用

［中圖分類號］F506 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1005-6432（2010）49-0113-01

1 農超對接的供應鏈流程分析

生鮮品在流通的過程中,只要多增加一個流通環節,就意味著多增加一分的“金錢成本”和“時間成本”,最后對生鮮品的價格和新鮮度都會有不好的影響。要解決生鮮超市在這方面的問題,首先要打碎生鮮品在流通過程中的諸多環節,讓超市能夠直接從生產者處采購進貨,在免去生鮮品于流通中被中間商多次價格剝削的情況下,生鮮品的成本必然可以壓低,進貨成本一低,銷售價格自然就低了。

2 逆向物流在農超對接環境下的運用

2.1 農超對接環境下廢棄物回收存在的問題

(1)利用意識不強,數以億計的農產品廢棄物已經成為農超對接過程中的污染點，也是潛在的資源庫和利潤點。目前,由于技術和國家以及企業對于農產品廢棄物的重視不夠,技術上達不到要求以及沒有相關的強有力的政策的支持。再者農超對接本身就是一個新興的應用環境,需要改進的地方還有很多,所以人們不夠重視廢棄物的利用,傳統意義就是將廢棄物丟棄進入垃圾場,這樣既要花費大量的資金用于垃圾的處理,又要騰出相應的人員進行管理。

(2)農產品廢棄物逆向物流基礎設施薄弱。農超對接是一個新的東西,它在管理和工具設施的配備上都還存在很大的漏洞。可以這樣說,在我國目前的農超對接環境下還沒有一個項目將農產品逆向物流列上記事日程。

(3)農產品廢棄物利用的技術與裝備的落后。農超對接的資金投入主要是在生產、運輸乃至后面的配送中心中的產品加工,很少考慮處理農產品廢棄物技術和裝備的投資,并且農產品廢棄物只由一個企業牽頭做也是一件投資多、效益回收慢的項目,很多企業是不會考慮在這上面多花成本的,所以需要政府的牽頭。

2.2 農超對接中相關廢棄物的回收措施

(1)建立相關的政策法規,對農產品在農超對接環境下產生的廢棄物進行有效地引導,將對廢棄物隨意丟棄等污染環境的現象由“堵”變“疏”獎懲結合。

(2)加大對該領域的重視力度,企業應該看到這個領域的發展潛力,將給企業帶來豐厚的利潤,轉變觀念,加大對此的投入。樹立環保的意識和認識。它將是農超對接的又一高利潤源,現在能源的匱乏是一個世界的問題,能源的高投入也是企業的一個較大的成本投入。變廢為寶,將有機農業廢棄物變為生物能源,滿足企業的一定的用能需求量,將是非常具有誘惑力的一點。

(3)加強企業間的合作,促進農產品廢棄物逆向物流的產業化、市場化、規模化。由于農產品逆向物流的特征,農產品廢棄物回收利用必須向市場化、規模化、專業化方向發展，引導各個農超對接企業建立合作機制,聯合回收,聯合開發相應的技術進行資源的再利用。

3 結 論

隨著農超對接的試行得到顯著成效,隨之而來的是農產品廢棄物處理等一系列問題的出現,但是這些農產品廢棄物的處理未受到足夠重視。使在逆向物流在農超對接環境下的運用情況,如何變廢為寶，本文給出了相應的研究和探討。

參考文獻：

［1］孫振鈞,孫永明，等.我國農業廢棄物資源化與農村生物能源利用現狀與發展［J］.中國農業科技導報,2006(8).

篇(2)

關鍵詞：環保；電池回收；資源再利用

1 引言

隨著社會發展,電池作為人們生活當中重要的消費品,每年的消耗量以驚人的數字上升。廢舊電池中含有大量的重金屬及廢酸、廢堿等電解質溶液,對人體會造成危害,如果不加處理直接丟棄,會導致土壤和地下水永久性的污染。因此,廢舊電池的回收處理無論從資源循環利用還是從保護環境及人類健康方面都具有重要意義。

2 廢舊電池回收現狀

科學調查表明:一顆鈕扣電池棄之大自然后可以污染60萬L水。相當于一個人一生的用水量,而中國每年要消耗這樣的電池70億只。電池中96%為鋅錳電池和堿錳電池,其主要成分為錳、汞、鋅等重金屬,而且它們還能與有機物發生反應,生成毒性更強的金屬有機物［1］。若把廢舊電池混入生活垃圾中一起填埋,久而久之,滲出的重金屬會污染地下水和土壤,致使土地和水源嚴重污染,并且使植被無法生長。生物從環境中攝取重金屬,重金屬可以經過食物鏈的放大作用逐漸在較高級的生物中成千上萬的累積,然后經過食物進入人體,威脅人體健康。

另一方面,人們越來越多地認識到推進循環經濟建設、構建節約型社會、實現可持續發展的重要性。循環經濟的根本目的就是保護日益稀缺的資源。廢舊電池本身含有鋅、銅、鋼等多種金屬,隨意丟棄或者填埋就造成了這些資源極大的浪費。因此,積極推進廢舊電池中可再生資源的回收和利用,可以減少對原生資源的開采,提高資源綜合利用水平,既節約了金屬資源又推動了經濟增長方式由粗放型向集約型轉變［2］。

由于人們對廢舊電池的污染認識不足,隨意丟棄廢電池的現象十分嚴重。目前,我國尚未建立一個完善有效的回收體系。中國電池180多億只的年產量占世界電池總產量的30%以上,年消費量達70~80億只,但回收率卻不足2%。這些隨意丟棄的廢舊電池正是重金屬污染的首禍。中國科學院地理科學與資源研究所的研究顯示:10%左右的中國耕地已經遭受重金屬污染。其中,受鎘污染和砷污染的比例最大,約分別占受污染耕地的40%左右。這些重金屬污染在北方只是零星分布,而在南方則比較密集。

3 廢舊電池回收存在的問題

3.1 缺乏良好的回收體系和回收技術

國內基本上還沒有形成完整合理的廢電池回收體系,因此常常會出現公眾收集了一些廢舊電池,卻不知道交給誰的問題,導致了廢舊電池回收率低。而廢電池回收率低直接限制了處理規模的擴大和處理技術的提高,阻礙了廢電池回收利用的產業化發展。

國內在廢舊電池處理上缺乏先進有效的技術和設備,使得資源的再利用率很低。很多回收企業存儲了大量廢舊電池,卻苦于沒有相應的技術和機器去處理,堆積如山的廢舊電池最終導致無處可存。

3.2 電池回收的非盈利性

廢舊電池的回收利用是一項復雜的系統工程,需要強大的資金支持。而政府對電池回收企業的補貼是較少。廢舊電池回收利用過程包括收集、儲藏、運輸、處理和再利用等環節。新建一個廠至少需要百萬資金,而廢舊電池的處理又是一個微利行業,處理近千噸廢電池可能利潤也只有幾萬元。再扣除其他成本,純利潤所剩無幾。因此,企業往往也缺乏積極性［3］。

3.3 法律法規尚不完善

近年來,我國對廢舊電池污染問題日益重視,相關部門也出臺了一些法律法規。如2005年施行的《固體廢物污染環境防治法》和2003年國家環境保護總局《廢電池污染防治技術政策》,另外各地也有出臺一些地方性文件。但是從總體來看,關于廢舊電池污染方面的法律法規還是甚不完善的,比如對于各種具體的環境污染行為沒有明確的性質和等級界定,也沒有進一步作出明確的處罰規定,處罰力度也總體偏輕。

3.4 公眾環保意識不強

隨著在環境保護方面的宣傳,中國公眾雖然對環境污染的危害有一定認識,但總體上來看,有環保意識的公眾數量還是十分有限的。在廢舊電池污染上,一般公眾只知道有污染,但是具體不知道是什么污染、程度如何。

3.5 政府重視程度不夠

各級政府往往存在偏面追求經濟利益,把經濟發展甚至社會發展歸結為經濟在數量上的發展的現象。這種忽視環境污染和廢舊電池問題的利益追求必然會造成資源、環境和經濟發展之間失衡。而國外發達國家政府早就在這方面非常重視了。例如,美國是在廢電池環境管理方面立法最多最細的一個國家,不僅建立起完善的廢電池回收體系,而且建立了多家廢電池處理廠。同時堅持不懈地向公眾進行宣傳教育,讓公眾自覺地主持和配合廢電池的回收工作［4］。

4 對策與建議

4.1 建立合理的回收體系,提高回收效率

目前,我國的廢舊電池回收網絡主要由民間組織、個人志愿者編織而成的,其回收率十分有限。而回收處理廢舊電池的行為,是具有一定的公益屬性的,對于社會和公眾來說都是有好處的。因此,政府應該承擔起相應的責任,建立合理的回收體系,增加回收網點的設立密度,使用多樣化的回收方法,以提高回收利用率。推廣電池分類回收制度；可以在公共場所設置廢舊電池回收箱,在各居民點設立專門回收電池的垃圾桶或由居委會相關人員上門回收。對于公司或其它事業單位等用量較大的組織,可以規定把電池集中回收并交到指定的回收處理點［5］。

4.2 引進先進的技術和設備,提高資源再利用率

由于國外在電池回收方面起步要比國內早很多,因此在廢舊電池回收處理的技術和設備方面也要比國內先進很多。國內相關部門一方面可以從國外引進先進的處理技術和設備,以提高資源再生率；另一方面,也應該設立環保技術研發基金來推動和鼓勵電池回收技術的研究開發,促進其產業化進程。

4.3 加大環保宣傳力度,增強公眾回收意識

環境保護不僅需要政府部門的積極管理,也需要每個公民盡一分自己的力量。而這些都要從平時的點滴做起,只有加強環保宣傳教育,培養并增強人們的環保意識,才能更好地實現可持續發展。因此,政府應該積極搭建和拓展環保宣傳平臺,多途徑、多渠道開展環保知識的宣傳。充分借助各種媒體的作用,通過在網絡、報紙、電視上環保公益廣告、發表宣傳稿件或曝光破壞環境的違法行為等方式,增強群眾對保護環境的關注。

4.4 完善相關法律法規,加強監管處罰力度

雖然我國有環保治污方面的法律法規,但是我國環境污染的問題依舊嚴重。很多企業為追求經濟利益,無視法律法規,依舊進行粗放式的開采、生產、經營。究其根本原因是法律法規的不健全不完善。要根本徹底地改變這種對環境資源肆無忌憚破壞和索取的行為,只能依靠完善各類環保法制的措施。且環保治污需用重典,如果處罰力度不夠,企業照樣我行我素。所以,加強監管處罰力度是完善立法當中尤其需要注意的問題。

4.5 加大政府補貼,消除回收企業后顧之憂

廢舊電池回收處理的企業本身經營就利潤微薄,這種情況下,政府補貼猶如杯水車薪,企業依舊難以維持。因此,政府應該加大對這部分企業的補貼,消除其后顧之憂,確保企業的正常經營。而補貼的來源可以是政府的財政支出以及每年向電池制造企業征收的回收處理費。

5 結語

廢舊電池的回收是一項極其重要的公益事業,只有在公眾、政府和相關企業的共同努力下,建立完整的社會回收體系,樹立良好的環保意識,廢舊電池的回收處理工作才能夠廣泛、全面、順利地展開,回收率才會大大提高。

參考文獻：

［1］ 張雪霞.建立廢電池回收系統已刻不容緩［J］.電工材料,2008(1):46~47.

［2］ 梁生杰.淺談再生資源對經濟發展的重要作用［J］.再生資源研究,2005(6):5~7.

［3］ 王 勇,劉軍民,李世華,等.對二次電池回收問題的探討［J］.黑龍江環境通報,2005(29):69~70.

篇(3)

今年我市將迎接再次復審，并且是按照20*年新修訂的《省衛生城市（縣城）標準》的第一次復審。根據市委、市政府統一部署，特制定本工作方案。

一、總體要求

《省衛生城市（縣城）考核鑒定和監督管理辦法》規定：省衛生城市（縣城）每4年復審一次，由省愛衛會辦公室組織，采取暗訪、明查的方式進行。省愛衛會根據復審結果，對符合標準要求的城市

（縣城）予以重新確認；對未達到標準要求的城市，暫緩確認，并規定改進期限；再次復審仍不合格者，取消其命名。

這次復審將根據20*年1月新修訂《省衛生城市（縣城）標準》進行，增加了城中村和城鄉結合部衛生，且有許多指標作了新的調整和提高，難度顯著提高。復審的重點是城市基礎設施建設與日常衛

生管理等方面的鞏固與發展情況，特別是對舊城區、背街小巷、城中村及城鄉結合部、河道保潔、農貿市場、“五小”行業、建筑工地衛生等長效管理情況。此外，還要全面檢查近4年衛生城市各項指標

的達標及鞏固情況，核查4年的檔案資料。

二、工作目標和基本原則

工作目標：鞏固和發展省衛生城市成果，動員全市社會各界和人民群眾，以“迎接省衛復審，建設和諧城市”為主題，著眼于抓基礎求發展、治難點求長效，集中力量解決主要問題，使我市的城市

基礎設施進一步完善，城市衛生管理水平進一步提高，群眾生活環境進一步優化。通過全市上下努力，力爭高標準通過省衛生城市復審，為明年通過國家衛生城市考核打下堅實的基礎。

迎接復審工作的基本原則：堅持“標本兼治、治本為主”的原則；堅持“條條包干，塊塊管理，條塊結合，以塊為主”的原則。各級各部門、各單位要服從屬地管理，配合塊塊做好工作，把迎接復

審工作作為本部門、本單位的大事來抓，把各項工作落到實處。

三、存在的主要問題和難點

我市自20*年通過省衛生城市重新確認以來，不斷尋找自身薄弱點，繼續完善長效管理機制，市委、市政府立即提出了創建國家衛生城市等“多城同創”的目標，市愛衛會制訂標準，開展創建國家衛

生城市的責任分解和行動，發揮屬地管理、塊塊管理作用，取得了比較好的效果。各區、街道加大了對背街小巷保潔、集貿市場衛生、“五小”行業衛生管理等幾個薄弱部位的鞏固工作力度，城市衛生

管理能力進一步提高。但是對照20*年新頒布的《省衛生城市（縣城）標準》，我市目前迎接創衛復審主要存在以下突出問題和難點：

（一）城中村及城鄉結合部衛生狀況差。

盡管舊城改造在不斷進行，但是在城區范圍，還有相當一部分城中村。由于城中村的基礎設施與密集的居住人口不匹配，加之管理上缺位，目前絕大多數城中村存在“臟、亂、差”現象。環衛設施

不全，公廁不足，沒有排污系統，亂搭亂建亂涂，生活垃圾得不到及時清運，“四害”孳生，違規飼養家畜家禽等現象比比皆是。4年前，我市創衛考核城中村衛生不作要求，沒有暴露這個突出問題。

20*年新修訂的《省衛生城市（縣城）標準》，增補了城中村及城鄉結合部衛生共7條，對照新標準，這些城中村幾乎無一能夠達標。

（二）社區出租屋帶來嚴重衛生問題。

在城市社區尤其是一些沒有物業管理的老社區，業主把沒有配套衛生間、沒有廚房的車庫、車棚、雜物間稍加改造，出租給外來務工人員居住，帶來一系列社區管理問題。如治安問題，亂倒垃圾、

廚房污水、糞便問題。不僅破壞了社區衛生面貌我的（四）“五小”行業衛生隱患多，無許可證經營比例仍較高。

“五小”行業餐具、茶具、理發毛巾工具等不消毒現象比較突出。目前城區背街小巷或城中村中未取得衛生許可證在經營的“五小”攤店仍較多。“五小”行業業主變更頻繁，市民質疑消費是否衛

生安全，勢必影響復審對食品衛生安全項目的評價。

（五）病媒生物控制需要動態管理措施。

省衛生城市標準要求鼠、蚊、蠅、蟑螂有三項達到全國愛衛會規定的標準，另一項不超過國家標準的3倍。我市除四害4年前已經三項復查達標，這些年來每年在投入上不平衡，從密度監測結果顯示

波動較大。僅從去年組織的多次明查暗訪來看，由于城中村、城鄉結合部等場所的蚊蠅孳生地沒有根治，城區下水道沒有及時投放滅蚊蚴藥物。一些重點行業防控設施不到位，平時又不及時清除孳生物

，導致一些區域鼠、蟑螂、蠅密度嚴重超標。小餐飲店有大量除四害“盲點”。

（六）公眾對全市衛生狀況滿意程度需要進一步提高。

新修訂的《省衛生城市（縣城）標準》指標要求有關部門認真辦理群眾衛生投訴，群眾對全市衛生狀況滿意率大于90，我市尚未建立正常的投訴渠道和投訴問題的有效解決途徑，市統計局的調查結

果也未達到90，這次復審專家組通過隨機方式對市民調查詢問或問卷的形式進行的，不確定因素較大。而且，這項標準作為10個基本條件之一。

四、主要對策和工作措施

為了如期高標準通過復審目標，在目前已達標和基本達標指標的基礎上，針對存在的問題，制定切實有效的對策措施，在計劃時間內組織各項專項整治活動，并且研究切實可行的長效管理措施，全

面達到省衛生城市復審標準要求。

（一）加強領導，落實責任。

1、各級政府、各有關部門都要切實加強對省衛生城市復審迎檢工作的領導。由于衛生城市是環保模范城市、文明城市的前置必備條件之一，要實現“多城同創”目標，必須有衛生城市為最先達標。

市委、市政府“多城同創”工作委員會把迎接省衛生城市復審作為今年的頭等大事來抓，＃區也及時作重心轉移，市區兩級創建辦全力以赴抓好迎接省衛生城市復審工作，負責省衛生城市復審迎檢工作

的規劃、組織、協調、監督、檢查等具體工作。各成員部門也要以此調整。

2、按照職責分工，將復審迎檢工作的目標任務分解到各區、各部門，實行復審迎檢工作責任制，一級抓一級，層層抓落實。

3、加大經費投入。根據省衛生城市復審迎檢的要求，市、區都要按照城市衛生基礎設施建設總體規劃，確保所需經費，分期分批予以安排落實。同時，要保證復審迎檢期間各項專項經費的投入，為

順利通過復審創造條件。

（二）加大宣傳，發動群眾。

1、各區、各部門、各單位都要加強創衛復審迎檢的宣傳教育，廣泛發動群眾，使復審迎檢工作全市動員、人人參與。市、區宣傳部門、文明辦、新聞單位要積極開展省衛生城市復審迎檢的目的意義

宣傳教育，把迎接省衛生城市復審工作與宣傳貫徹實施“三個*”戰略相結合，動員廣大市民珍惜省衛生城市成果，依法履行愛國衛生工作職責，引導廣大干部和群眾自覺參與復審迎檢活動。同時要充

分發揮輿論監督作用，向社會公布省衛生城市標準，設立舉報電話，接受社會公眾的監督。對創衛復審迎檢工作不作為和“臟、亂、差”現象長時間存在的單位、部門，新聞媒體要及時予以公開曝光。

2、各級、各部門要把迎接省衛生城市復審與爭創國家衛生城市等“多城同創”工作結合起來，定期進行督查，促進創衛復審迎檢工作的落實；市、區創建辦要開展明查暗訪，解決復審迎檢工作中的

困難，推動各項活動的深入開展。各級共青團組織和大專院校要組織發動青年志愿者參與“迎接省衛復審，建設和諧*”活動。

（三）突出重點，專項整治。

抓好城市衛生環境突出問題的整治，是當前迎接省衛生城市復審工作的重中之重。＃區及開發區、各部門（單位）要逐條逐項狠抓整治，確保整改項目、重點整治任務落實到位。

一是立面環境潔化專項整治，由＃區和開發區總負責，以“凈、綠、美、亮”整體形象為標準，確保整改到位。＃區和開發區及相關職能部門負責做好沿街店面內外環境整治，同時，建立和完善小區物

業管理，開展小區環境專項整治，做到無亂栽亂種、違章搭建、亂堆亂放及各類無證廣告。建設部門重點負責主干道的整修和路橋結合處、路叉處道磚破損的修整、主干道兩側沿街建筑出新以及墻

壁修補、粉刷工作；城管部門負責拆除沿街影響市容環境的違章搭建和遮陽棚，規范燈箱廣告、字牌、店牌設置；建設規劃及相關部門負責做好桿線、管線梳理工作；加強對沿街拆遷、建設施工工地管

理；公安部門要加強市區交通靜、動態管理，實現市區道路交通、車輛停放有序、通暢、安全；交通、城管部門要開展窗口單位、出租車、公交車等公共交通運輸工具的文明、衛生整潔形象專項治理。

工商、城管部門要加強對戶外廣告的管理，取締不文明廣告、違法廣告，取消市區所有煙草廣告。加強夜間的亮化管理，彰顯出城市的面貌。

二是農貿市場專項整治，工商部門和＃區負責長效管理工作。工商局要繼續組織開展農貿市場及周邊環境專項整治，重點抓好城區各類市場特別是農貿市場規范管理，做到規范經營主體，落實劃行

歸市，規范交易行為，強化上市商品質量管理，優化市場環境秩序，完善創建軟件資料，開展經常性健康知識教育，推進除四害工作，同時，繼續對市場基礎設施按規范要求進行合理改造，對市場內外

環境衛生進行全面整治；嚴格控制活禽銷售，確保無違禁野生動物銷售;實施農產品檢測，有效控制藥物殘留超標；農貿市場及周邊環境保潔不得低于二級道路保潔標準，堅決杜絕場外經營現象。城管局

要繼續牽頭開展流動攤販與馬路市場專項整治，確保城區主干道及主要路段無流動攤點、無出攤經營、無占道經營。＃區要開展夜市的管理，落實有序設攤，攤主負責保潔，做到“攤移垃圾清”。根據

城市長效管理機制的要求，按照堵疏結合的原則，對一些因客觀條件限制，暫時確實需要保留的室外市場，要落實專管人員，實行規范管理，不得低于三級保潔標準。

三是城市道路及建筑、拆遷工地專項整治。建設部門和＃區負總責。要重點清潔和修補污穢及破損的城市主次干道人行道板，規范各類拆遷、建筑工地管理，督導各施工單位嚴格按照施工工地管理

標準和要求，實行圍護作業，文明施工，工地出入口地面硬化，設立車輛沖洗設施，對運輸車輛實行嚴格管理，按照規定時間、路線行駛，杜絕拋撒滴漏。切實加強職工食堂、宿舍、廁所衛生管理，按

規范要求組織開展除四害活動，確保工地管理符合《建筑工地現場環境與衛生標準》要求。

四是城中村、城鄉結合部環境衛生專項整治，由＃區總負責，制訂具體整改方案，明確區域、任務、責任鄉鎮，加大整治力度，做到“八無”：無暴露垃圾，無露天糞坑和旱廁，無亂堆亂放，無散

養禽畜，無積水坑塘，無占道經營，無亂涂亂畫，無水面漂浮物。

五是背街小巷保潔的專項整治，由＃區和開發區總負責，加強對亂堆亂放等現象的清理整治工作，清除不衛生死角，進一步落實保潔工作措施。

六是市區河道環境專項整治，由市河道辦總牽頭，按計劃完成市區河道工程建設，改善水質。進一步落實河道保潔措施，加大督查、督辦力度，組織開展河道專項整治，做到河面無漂浮物、無雜船

、無漁網（籪、罾），岸坡無垃圾、無廢品收存點。

七是五小行業專項整治，由衛生部門和＃區總牽頭，以守法經營、規范經營為目標要求，加強對市區主、次干道“五小行業”的衛生監管，對硬件不達標或整改不到位的，督促轉行或予以取締。

八是暴露垃圾專項整治。＃區及開發區要全面清除建成區范圍內的各種暴露垃圾和積存垃圾，尤其要配合拆違工作，及時做好拆違現場的垃圾清運工作。建立完善全覆蓋、無縫隙的環衛保潔管理機

制，加強街巷保潔檢查和考核，合理增加保潔人員，擴大保潔覆蓋面，提高保潔水平，確保生活垃圾日產日清。建立健全創衛長效管理機制，＃區及開發區要建立城市管理社區協管員隊伍，及時發現、

督辦社區衛生管理方面存在的問題，切實提高社區環境衛生監管水平。＃區負責對臟、亂、差地段進行專項整治，組織開展衛生大掃除活動，對暫無改造計劃的區域、地段實施整修、改造、硬化道路、

補種綠地。＃區要會同有關部門要加強廢品收購站點管理，對現有廢品收購站點開展集中整頓，無證經營者堅決清除，在限制范圍內的持證經營者限期搬遷。要切實加強廢品收購站點環境衛生責任區建

設，不得出攤經營、占道經營，不得污染和影響周邊環境。要督促經營者加強內部管理，廢品實行分類擺放，保持場所衛生整潔，做到門外三包、門內達標。特別需要指出的是，垃圾車（箱、桶）必須

密閉有蓋，消滅無蓋垃圾車（箱、桶），果殼箱、垃圾桶等衛生設施要按計劃投放到位。

九是戶外廣告、“牛皮癬”專項整治工作，由城管部門和＃區總牽頭，負責對主次干道燈橋、燈箱、戶外廣告進行全面檢查，落實維護出新措施，7月底前要拆除影響市容的各類燈箱、字牌，全面清

理主干道兩側的各類無證廣告等。供電、電信、廣電等單位要配合做好有關桿線、設施的保潔工作。

十是“創衛氛圍不濃”專項整治，由＃區和市直各部門總負責，在入城口、公園廣場、車站、主要街道邊設立“大力開展愛國衛生運動，全面提高群眾健康水平”等大大型廣告宣傳版塊，＃區分別

設立10塊以上，開發區設立5塊以上。各級新聞媒體要分別設置相關欄目，深入進行“百日愛國衛生大行動”宣傳動員，工作進度報道和“創衛”典型曝光。市文化局積極做好影劇院和其它公共娛樂場所

的禁煙宣傳和健康教育。市教育局認真做好中小學生“小手拉大手”活動，深入開展“創衛”教育。工青婦負責作好職業道德、社會公德、家庭美德的教育工作，組織開展“熱愛*、建設家園、爭做文

明市民”的大討論，引導廣大市民樹立良好的社會文明衛生新風尚。各街道辦事處、社區、各級“創衛”責任單位按照《國家衛生城市標準》，舉辦講座或培訓班，讓人人明白為何要“創衛”、“創衛

”該做什么、以及怎么做的內容。全市各條線路公共汽車以及出租車上張貼“創衛”宣傳標語、口號。7月底前，市區所有單位、村、社區至少有一幅迎接省衛生城市復審的創衛宣傳橫幅，營造迎接省衛

復審的氛圍。

（四）完善機制，鞏固長效。

各區政府和各部門要認真總結城市衛生管理工作經驗，特別是創衛以來已形成的一批城市衛生長效管理機制，如環衛保潔“動態化”、背街小巷保潔、小廣告清除市場化運作、非機動車有序管理、

再生資源的回收、“五小”行業衛生“五常法”管理等。對這些已經形成的長效機制要繼續推廣，要在省級復審前召開若干個方面的長效管理機制工作推廣現場會。同時要按照各自職責，從管理機制上

入手，研究管理方案，推行政府、社會、市場三者互動共管，塊塊負責，條條監督的管理模式，逐步使城市管理工作走上規范化、制度化軌道。

五、工作步驟

按照市政府迎接省衛生城市復審工作的總體要求，從今年4月份開始，在全市范圍開展廣泛、深入的復審迎檢活動，力爭以高標準通過省愛衛會的復審，并且將迎檢過程中建立的城市衛生管理體系保

持長期運行，進而為年底提出國家衛生城市申報打下堅實的基礎。總體步驟如下：

第一階段：動員準備階段（20*年5月15日前）。

印發《*市迎接省衛生城市復審工作方案》，分解落實各項工作任務。三區政府和各部門、單位按照《*市迎接省衛生城市復審工作方案》和責任分解書，提出迎檢實施計劃或方案，組織本區、本

部門落實各項復審迎檢工作。市創建辦、愛衛辦負責向省愛衛會匯報我市迎接省衛生城市復審工作進展情況。

第二階段：資料報送階段（20*年7月底前）。

市、區政府及各部門按照《*市迎接省衛生城市復審臺帳材料收集與報送工作實施方案》要求，完成臺帳材料收集、報送工作，并著手完善留存自備的創衛臺帳材料的整理裝訂工作。*市財政負責

落實創衛影像圖片冊、匯報dvd的制作及接待經費。市創建辦、愛衛辦負責向省愛衛會匯報我市迎接省衛生城市復審工作進展情況，以市政府名義向省愛衛會上報復審請示。

第三階段：自查整改階段（20*年8月底前）

根據創衛復審迎檢工作方案，各區政府和有關部門對我市環境衛生的總體情況進行認真地梳理，針對存在的問題，逐一分析研究、落實具體措施，切實完成整改，確保各項指標達到復審要求。完成

各類資料匯總整理工作。市迎檢辦適時組織檢查，8月底前準備接受省愛衛會專家組的暗訪。

第四階段：鞏固提高階段（9月1日-10月10日）。

針對省愛衛辦暗訪提出的問題，各區及有關部門制定整改方案，再次開展整改活動。召開不同類型的長效管理工作現場推進會，落實城市衛生長效管理措施。各區政府、市有關部門和各有關單位完

成創衛復審各項指標的收集和準備工作。市創建辦、愛衛辦完成迎接省衛生城市復審的創衛影像圖片冊、匯報dvd的制作。

第五階段：復審考核階段（20*年10月10日至復審結束）。

繼續補充完善復審迎檢工作進展的相關資料匯總、分項技術報告等圖片、資料匯編工作。市創建辦也將不定期的進行明查暗訪，并及時地向各地予以通報。市創建委將在省衛生城市復審考核前，召

開復審工作推進會議，全力做好迎接省愛衛會復審的各項準備工作，隨時準備接受省愛衛會組織的復審活動，確保順利通過省衛生城市的復審考核。

，也已成為腸道傳染病防治的隱患。不僅影響小區居民的健康與安全，而且不利于租住者的健康。

（三）市容管理還沒有真正形成長效機制。

我市城區環衛保潔比較穩定，主要街道的保潔也已基本到位。相比之下，對背街小巷、馬路菜場、流動攤販亂設攤點造成污染、菜市場周邊擁擠雜亂、沿街店鋪跨門出店、占道經營等等影響市容市

貌整潔有序的管理上還缺乏有效的機制，往往管一管、好一點，放一放、回原狀，市民向有關部門舉報投訴的，也多是這一類問題。在近二年的市民衛生狀況滿意度調查中公廁的衛生僅在50-60，農貿市

篇(4)

循環制氫和利用生物質轉化制氫等, 不僅對各項技術的基本原理做了介紹, 也對相應

的環境, 經濟和安全問題做了探討. 對可再生氫能系統在香港的應用前景做了展望.

關鍵詞: 可再生能源, 氫能, 電解水, 光伏電池, 太陽能熱化學循環, 生物質

引言

技術和經濟的發展以及人口的增長, 使得人們對能源的需求越來越大. 目前以石

油, 煤為代表的化石燃料仍然是能源的主要來源. 一方面, 化石燃料的使用帶來了嚴

重的環境污染, 大量的co2, so2, nox氣體以及其他污染物, 導致了溫室效應的產生和

酸雨的形成. 另一方面, 由于化石燃料的不可再生性和有限的儲量, 日益增長的能源

需求帶來了嚴重的能源危機. 據估計, 按照目前的消耗量, 石油僅僅能維持不到50年,

而煤也只能維持200年. kazim 和 veziroglu (2001)[1]指出, 做為主要石油輸出國的阿拉

伯聯合酋長國, 將在2015年無法滿足石油的需求. abdallah 等人(1999)[2]則宣布, 埃

及的化石燃料資源, 在未來的20年內就會耗盡! 而作為能源需求大國的中國, 目前已

經有超過31%的石油需要進口, 而到2010年, 這一數字將會增長到45-55%[3]!

基于以上所述環境污染和能源短缺的雙重危機, 發展清潔的, 可再生的新能源的

要求越來越迫切. 太陽能, 風能, 生物質, 地熱能, 潮汐能, 具有豐富, 清潔, 可再

生的優點, 今年來受到了國際社會的廣泛關注. 尤其以太陽能, 風能以及生物質能,

更被視為未來能源的主力軍. 根據簡單估算, 太陽能的利用率為20%時, 利用陸地面積

的0.1% 就足以提供滿足當前全球的能量需求[4]. 而中國僅僅依靠風力發電, 就足以

使目前的發電量翻一番[5].然而, 這些可再生資源具有間歇性, 地域特性, 并且不易

儲存和運輸的特點. 氫, 以其清潔無污染, 高效, 可儲存和運輸等優點, 被視為最理

想的能源載體. 目前各國都投入了大量的研究經費用于發展氫能源系統. 在中國, 清

華大學已經進行了在2008年奧運會使用以氫為燃料的汽車的可行性分析,綠色奧運將成

為2008年北京的一道靚麗的風景線 [6]. 在香港政府和香港中華電力(clp)的支持和資

助下, 可再生氫能源系統在香港的可行性研究也已經在香港大學機械工程系展開. 本

文屬于clp資助的項目的部分內容, 主要歸納總結了利用可再生資源制氫技術的基本原

理, 分析了各項技術的經濟性, 對環境的影響以及安全性等關鍵問題. 通過對比分析

并結合香港的實際情況, 對于香港發展可再生氫能源系統進行了展望.

基于經濟因素的考慮, 目前的氫主要是通過化石燃料的重整來制取, 比如天然氣汽

化重整(natural gas steam reforming), 只有大約5%的氫是通過可再生資源的轉換制取.

利用太陽能電池和風力發電驅動的電解水反應, 利用太陽能的熱化學反應和利用生物質

制氫是最主要的從可再生能源中制取氫的技術. 其他可再生氫的制取技術, 比如生物制

氫, 光電化學技術, 光催化技術和光化學技術, 雖然具備很大發展前景, 但由于還處于

很早期的發展階段, 其技術發展, 經濟性等都還不明朗, 本文不做詳細討論.

1. 電解水制氫

1.1. 電解水基本原理及分類

電解水制氫是目前最為廣泛使用的將可再生資源轉換為氫的技術. 當兩個電極(陰

極和陽極)分別通上直流電, 并且浸入水中時, 水將會被分解并在陰極和陽極分別產生

氫氣和氧氣. 這個過程就是電解水. 這樣的裝置則為電解槽.

電解水由分別發生在陰極和陽極的兩個化學反應組成, 如式(1),(2)和(3):

anode: h2o + electrical energy

2

1 o2 + 2h+ + 2e- (1)

cathode: 2h+ + 2e- h2 (2)

overall: h2o + electrical energy h2 +

2

1 o2 (3)

電解水的基本原理見圖1. 在催化劑和直流電的作用下, 水分子在陽極失去電子, 被分

解為氧氣和氫離子, 氫離子通過電解質和隔膜到達陰極, 與電子結合生成氫氣.

o2 h2

diaphragm anode cathode

e-

h+

圖1. 電解水的基本原理示意圖

fig.1. schematics of basic principle of water electrolysis

最早的電解水現象是在1789 年被觀測到. 之后, 電解水技術得到了較快的發展. 到

1902 年, 世界上就已經有超過400 臺電解槽裝置. 目前市場上的電解槽可以分為三種: (1)

堿性電解槽(alkaline electrolyzer); (2) 質子交換膜電解槽(proton exchange membrane

electrolyzer)和(3)固體氧化物電解槽(solid oxide electrolyzer). 表1. 總結和對比了這三

種電解槽技術的特點.

表1. 不同電解槽技術的對比

table 1. comparison between different electrolyzer technologies

electrolyzer type electrolyte operating temperature (oc) carriers efficiency cost (us$/kw)

alkaline electrolyzer

20-30% koh

70-100

oh-

80%

400-600

pem electrolyzer pem polymer

50-90 h+ 94% 2000

solid oxide

electrolyzer

yttria-stabilized

zirconnia

600-1000 o2- 90% 1000-1500

堿性電解槽是最早商業化的電解槽技術, 雖然其效率是三種電解槽中最低的, 但

由于價格低廉, 目前仍然被廣泛使用, 尤其是在大規模制氫工業中. 堿性電解槽的缺

點是效率較低和使用石棉作為隔膜. 石棉具有致癌性, 很多國家已經提出要禁止石棉

在堿性電解槽中的使用. 據報道, pps(poly phenylene sulfide), ptfe(poly tetra

fluorethylene), psf(poly sulfone) [7]以及zirfon [8]等聚合物在koh溶液中具有和

石棉類似的特性, 甚至還優于石棉, 將有可能取代石棉而成為堿性電解槽的隔膜材料.

發展新的電極材料, 提高催化反應效率, 是提高電解槽效率的有效途徑. 研究表明

raney nickel 和 ni-mo 等合金作為電極能有效加快水的分解, 提高電解槽的效率

[9,10].

質子交換膜電解槽由于轉換效率很高而成為很有發展前景的制氫裝置. 由于采用

很薄的固體電解質(pem), 具有很好的機械強度和化學穩定性, 并且歐姆損失較小. 在

日本, 效率達94.4%的質子交換膜電解槽已經研制成功 [11]. 但由于質子交換膜(目前

常用的是由杜邦公司的nafion)和使用鉑電極催化劑, 價格昂貴, 制約了其廣泛使用.

今后研究的重點是降低成本, 和進一步提高其轉換效率. 成本的降低主要是通過降低

貴重金屬鉑在催化層中的含量和尋找廉價的質子交換膜材料. 目前這個兩個領域都已

經取得了一定成效. 印度的電化學和能源研究所(ceer)成功將鉑的含量在沒有影響電

解槽整體性能的情況下從0.4mg/cm2降到了0.1mg/cm2 [12]. 使用噴濺沉積法(sputter

deposition)制備催化層也同樣獲得了成功, 并且使鉑的含量降到了0.014 mg/cm2

[13,14]. 其他廉價的替代材料, 如polyphosphazene [15]和sulfonated polystyrene

(sps) [16]等也被證實具有和nafion類似的特性, 有可能被用到質子交換膜電解槽中用

做電解質. 可以預見, 隨著質子交換膜電解槽技術的成熟和價格的降低, pem電解槽將

成為制氫的主要裝置.

固體氧化物電解槽(solid oxide electrolyzer)是另一種新興的電解槽技術. 這種

電解槽的缺點是工作在高溫, 給材料的選擇帶來了一定限制. 優點是較高的反應溫度

使得電化學反應中,部分電能被熱能代替, 從而效率較高, 尤其是當余熱被汽輪機, 制

冷系統等回收利用時, 系統效率可達90%. 目前的研究重點是尋找在高溫下具有對氧離

子良好導電性的電解質材料和適當降低電解槽的工作溫度.

1.2. 電解海水制氫

海水是世界上最為豐富的水資源, 同時也是理想的制氫資源. 尤其在沿海的沙漠

地區, 比如中東和非洲, 淡水資源缺乏, 電解海水制氫則成了唯一的選擇. 但海水富

含鹽份(nacl)和其他雜質, 并且通常電解槽的電極電勢超過了產生氯氣所需的電勢,

這使得在電解海水時, 往往是氯氣從陽極析出, 而非氧氣. 雖然氫氣的產生不會受此

影響, 但產生的氯氣具有強烈的毒性, 需要完全避免. 在所有常用的電極材料中, 只

有錳和錳的氧化物及其化合物在電解海水時可以在陽極產生氧氣, 而抑制氯氣的產生.

ghany 等人[17]用mn1-xmoxo2+x/iro2ti作為電極, 氧氣的生成率達到了100%, 完全避免

了氯氣的產生, 使得電解海水制氫變得可行.

1.3. 利用可再生資源電解水制氫

如前所述, 電解水需要消耗電. 由化石燃料產生電能推動電解槽制氫由于會消耗

大量的不可再生資源, 只能是短期的制氫選擇. 由可再生資源產生電能, 比如通過光

伏系列和風機發電, 具有資源豐富, 可再生, 并且整個生命周期影響較小等優點, 是

未來的發展趨勢.

光伏電池在吸收太陽光能量后, 被光子激發出的自由電子和帶正電的空穴在pn結

的電場力作用下, 分別集中到n型半導體和p型半導體, 在連接外電路的情況下便可對

外提供直流電流. 光伏電池可以分為第一代光伏電池(wafer-based pv)和第二代光伏電

池(thin film pv). 目前市場上多是第一代光伏電池. 第一代電池具有較高的轉換效率

(10-15%), 但成本較貴, 限制了其大規模使用. 第二代電池雖然效率較低(6-8%), 但

由于采用了薄膜技術, 使用較少的材料, 并且易于批量生產, 制作成本大大降低, 目

前的研究方向是進一步提高薄膜光伏電池的轉換效率[18]. 由于光伏電池產生的是直

流電,可以直接運用于電解水, 但為了保證光伏陣列工作在最大功率狀態, 在光伏電池

和電解槽之間往往需要接入一個最大功率跟蹤器(mppt)和相應的控制器.

風能發電由于具有較高的能量利用效率和很好的經濟性, 在最近幾年得到了很快

發展. 風力發電機組利用風的動能推動發電機而產生交流電. 根據betz law, 風力發電

的最大效率理論上可達59% [19]. 在風力充足的條件下, 風力發電的規模越大, 其經濟

性越好. 因此, 近幾年風力發電朝著大規模的方向發展. 另外, 由于海上風力較陸地

大, 并且不占陸地面積, 最近也有將風力發電機組建在海上的趨勢. 風能發電只需交

流-直流轉換即可與電解槽相接產氫, 經濟性較好, 目前不少風力資源充足的國家都將

風能-電解槽系統列為重點發展的方向.

另外, 地熱能, 波浪能所發的電都可以作為電解槽的推動力, 但和太陽能與風能

一樣, 都受地域的限制.

1.4. 電解水制氫的現狀

目前所用到的電解槽多為堿性電解槽. 加拿大的stuart是目前世界上利用電解水

制氫和開發氫能汽車最為有名的公司. 他們開發的hesfp系統包括一個能日產氫25 千

克的堿性電解槽, 一個能儲存60 千克氫的高壓儲氫罐和氫內燃機車. 他們用于汽車的

氫能系統能每小時產氫3千克, 可以為3輛巴士提供能量. hamilton是另一個有名的電解

槽開發制造商, 他們的es系列利用pem電解槽技術, 可以每小時產氫6-30nm3, 所制氫

的純度可達99.999%. 在日本的we-net計劃中, 氫的制取也是通過pem電解槽來實現,

并且pem電解槽在80oc和1a/cm2的工作條件下, 已經以90%的效率連續工作了超過4000小

時 [11].

1.5. 電解水技術的環境, 經濟和安全問題

從電解水的整個生命周期來看, 電解水制氫會對環境造成一定的負面影響, 并且

也有一定的危險性. 下面將做定性分析.

對堿性電解槽而言, 由于使用了具有強烈腐蝕性的koh溶液作為電解液, koh的滲漏

和用后的處理會造成環境的污染, 對人體健康也是一個威脅. 并且目前的堿性電解槽

多采用石棉作為隔膜, 石棉具有致癌性, 會對人構成嚴重的危害. pem電解槽使用質子

交換膜作為電解質, 無須隔膜. 但當pem電解槽工作溫度較高時(比如150oc), pem將會

發生分解, 產生有毒氣體. 固體氧化物電解槽雖然沒有上述問題, 但工作在高溫, 存

在著在高溫下生成的氧氣和氫氣重新合并發生燃燒甚至爆炸的危險, 需要引起注意.

此外, 電解槽生產, 比如原材料的開采,加工, 以及最終的遺棄或廢物處理, 都需要消

耗一定的能量, 并且會釋放出co2等溫室氣體和其他污染物.

當電解槽由光伏電池驅動時, 光伏電池可能含有有毒物質(比如cdte pv), 將帶來

一定的環境污染和危險性. 尤其當系統發生短路出現火情, 有毒物質將會釋放出來,危

害較大. 另外, 光伏陣列的安裝會占用較大的土地面積. 這點也需要在設計安裝時加

以考慮. 風能-電解槽系統和光伏-電解槽系統相比, 則對環境的影響要小很多, 并且

也相對安全. 但也有需要注意的地方, 比如噪音, 對電磁的干擾, 以及設計時需要考

慮到臺風的影響.

盡管電解水制氫具有很高的效率, 由于昂貴的價格, 仍然很難大規模使用. 目前

三種電解槽的成本分別為: 堿性電解槽us$400-600/kw, pem電解槽約us$2000/kw, 固體

氧化物電解槽約us$1000-1500/kw. 當光伏電池和電解水技術聯合制氫時, 制氫成本將

達到約us$41.8/gj(us$5/kg), 而當風力發電和電解水技術聯合制氫時, 制氫成本約為

us$20.2/gj (us$2.43/kg) [20].

2. 太陽能熱化學循環制氫

太陽能熱化學循環是另一種利用太陽能制取氫燃料的可行技術. 首先, 由太陽能

聚光集熱器收集和匯聚太陽光以產生高溫. 然后由這些高溫推動產氫的化學反映以制

取氫氣. 目前國內外廣泛研究的熱化學制氫反應有: (1) 水的熱分解(thermolysis);

(2) h2s的熱分解和(3) 熱化學循環水分解.

2.1. 水的熱分解制氫

由太陽能聚光器產生的高溫可以用于對水進行加熱, 直接分解而產生氫氣和氧氣.

反應式如(4)

2h2o 2h2 + o2 (4)

在這個反應中, 水的分解率隨溫度的升高而增大. 在壓力為0.05bar, 溫度為2500k時,

水蒸汽的分解率可以達到25%, 而當溫度達到2800k時, 則水蒸汽的分解率可達55%. 可

見提高反應溫度, 可以有效產氫量. 然而, 反應所需的高溫也帶來了一系列的問題.

由于溫度極高, 給反應裝置材料的選擇帶來了很大限制. 適合的材料必須在2000k以上

的高溫具有很好的機械和熱穩定性. zirconia由于其熔點高達3043k而成為近年來在水

的熱分解反應中廣泛使用的材料 [21,22]. 其他可選的材料及其熔點見表2.

表2. 作為熱化學反應裝置備選材料及其熔點 [22]

table 2 some materials and their melting points [22]

oxides t oc carbides t oc

zro2 2715 b4c 2450

mgo 2800 tic 3400-3500

hfo2 2810 hfc 4160

tho2 3050 hbn 3000 (decomposition)

另一個問題就是氫和氧的分離問題. 由于該反應可逆, 高溫下氫和氧可能會重新結合

生成水, 甚至發生爆炸. 常用的分離方法是通過對生成的混合氣體進行快速冷卻(fast

quenching),再通過pd或pd-ag合金薄膜將氫和氧分離. 這種方法將會導致大量的能量

損失. 近幾年有研究人員采用微孔膜(microporous membrane)分離也取得一些成功

[22,23], 使得直接熱分解水制氫研究又重新受到廣泛關注.

2.2. h2s的熱分解

h2s是化學工業廣泛存在的副產品. 由于其強烈的毒性, 在工業中往往都要采用

claus process將其去除, 見式(5)

2h2s + o2 2h2o + s2 (5)

這個過程成本昂貴, 還將氫和氧和結合生成水和廢熱, 從而浪費了能源. 對h2s的直接

熱分解可以將有毒氣體轉化為有用的氫能源, 變廢為寶, 一舉兩得. h2s的熱分解制氫反

應式見(6)

2h2s 2h2 + s2 (6)

該反應的轉化率受溫度和壓力的影響. 溫度越高, 壓力越低, 越有利h2s的分解. 據報

道, 在溫度1200k,壓力1 bar時, h2s的轉化率為14%, 而當溫度為1800k, 壓力為0.33bar

時, 轉化率可達70% [24]. 由于反應在1000k以上的高溫進行, 硫單質呈氣態, 需要與氫

氣進行有效的分離. 氫與硫的分離往往通過快速冷卻使硫單質以固態形式析出. 同樣,

這種方法也會導致大量的能量損失.

2.3. 熱化學循環分解水制氫

水的直接熱分解制氫具有反應溫度要求極高, 氫氣分離困難, 以及由快速冷卻帶

來的效率降低等缺點. 而在水的熱化學分解過程中, 氧氣和氫氣分別在不同的反應階

段產生, 因而跨過了氫氣分離這一步. 并且, 由于引入了金屬和對應的金屬氧化物,

還大大降低了反應溫度. 當對于水直接熱分解的2500k, 水的熱化學循環反應溫度只有

1000k左右, 也大大減輕了對反應器材料的限制. 典型的2步熱化學循環反應式見

(7)-(10).

2 y x o

2

y xm o m + (7)

2 y x 2 yh o m o yh xm + + (8)

或者 2 o o m o m y x y x + ′ ′ (9)

2 y x 2 y x h o m o h o m + + ′ ′ (10)

其中m 為金屬單質, mxoy 或1 1 y x o m 則分別為相應的金屬氧化物. 適合用做水的熱化學

循環反應的金屬氧化物有tio2, zno, fe3o4, mgo, al2o3, 和 sio2等. zno/zn 反應溫度較

低, 在近幾年研究較多 [24-29]. fe3o4/feo 是另一對廣泛用于熱化學分解水制氫的金屬

氧化物. 該循環中, fe3o4 首先在1875k 的高溫下被還原生成feo 和 o2, 然后, 在573k

的溫度下, feo 被水蒸汽氧化, 生成fe3o4 和 h2. 經研究發現, 用mn, mg, 或co 代替

部分fe3o4 而形成的氧化物(fe1-xmx)3o4 可以進一步降低反應溫度 [4], 因而更具發展

前景.

除了以上所述2 步水分解循環外, 3 步和4 步循環分解水也是有效的制氫方式.

is(iodine/sulfur)循環是典型的3 步水分解循環, 該循環的反應式見(11)-(13):

4 2 x 2 2 2 so h hi 2 o h 2 so xi + + + at 293-373k (11)

2 2 i h hi 2 + at 473-973k (12)

2 2 2 4 2 o

2

1 so o h so h + + at 1073-1173k (13)

在is 循環中,影響制氫的主要因素就是單質硫或硫化氫氣體的產生等副反應的發生. 為

盡量避免副反應的發生, x 的值往往設置在4.41 到11.99 之間[30]. ut-3 則是典型的

4 步循環[31]. 其反應式見(14) - (17):

2 2 2 o

2

1 cabr br cao + + at 845 k (14)

hbr 2 cao o h cabr 2 2 + + at 1,033 k (15)

2 2 2 4 3 br o h 4 febr 3 hbr 8 o fe + + + at 493 k (16)

2 4 3 2 2 h hbr 6 o fe o h 4 febr 3 + + + at 833 k (17)

熱化學循環分解水雖然跨過了分離氫和氧這一步, 但在2 步循環中, 生成的金屬在

高溫下為氣態并且會和氧氣發生氧化還原反應而重新生成金屬氧化物, 因此, 需要將

金屬單質從產物混合物中分離出來. 金屬單質的分離一般采用快速冷卻使金屬很快凝

固從而實現分離. 同樣, 在3 步循環中, 氫和碘也需要及時的分離. 采用的分離技術都

類似.

2.4. 熱化學循環分解水制氫的現狀

熱化學循環制氫在歐洲研究較多, 但由于產物的分離一直是一個比較棘手的問題,

能量損失比較大, 此種制氫方法還沒有進入商業化的階段. 在swiss federal institute of

technology zurich,對zno/zn 循環制氫研究已經比較深入. 他們的研究目前主要集中在

產物的分離以及分解水反應的機理方面 [32]. swiss federal office 則已經啟動了一個

“solzinc”的計劃, 通過zno/zn 循環制取氫氣以實現對太陽能的儲存. 目前正在進行

反應器的設計, 將于2004 年夏季進行測試[33].

2.5.太陽能熱化學循環制氫的環境, 經濟和安全問題

太陽能熱化學循環采用太陽能聚光器聚集太陽能以產生高溫, 推動熱化學反應的

進行. 在整個生命周期過程中, 聚光器的制造, 最終遺棄, 熱化學反應器的加工和最

終的廢物遺棄以及金屬,金屬氧化物的使用都會帶來一定的環境污染. 其具體的污染量

需要進行詳細的生命周期評價(lca)研究. 此外, 在h2s 的分解中, 以及在is 循環和

ut-3 循環中, 都使用了強烈腐蝕性或毒性的物質, 比如h2s, h2so4. 這些物質的泄漏

和最終的處理會帶來環境的污染和危險, 需要在設計和操作過程中加以考慮. 另外, 由

于反應都是在高溫下進行, 氫和氧的重新結合在反應器中有引起爆炸的危險, 需要小

心處理.

由于熱化學循環制氫尚未商業化, 相關的經濟信息都是基于估算. steinfeld

(2002)[29]經過估算指出, 對于一個大型的熱化學制氫工廠(90mw), 制的氫氣的成本為

大約us$4.33-5/kg. 相比之下, 由太陽能熱電 – 電解水系統制取氫氣的成本則約為

us$6.67/kg, 而通過大規模天然氣重整制氫的成本約為us$1.267/kg [20]. 可見太陽能熱

化學循環制氫和天然氣重整制氫相比雖然沒有經濟優勢, 但和其他可再生制氫技術相

比則在經濟性方面優于太陽熱電-電解水和光伏-電解水技術.

3. 利用生物質制氫

生物質作為能源, 其含氮量和含硫量都比較低, 灰分份額也很小, 并且由于其生

長過程吸收co2, 使得整個循環的co2 排放量幾乎為零. 目前對于生物質的利用, 尤其

在發展中國家, 比如中國, 印度, 巴西, 還主要停留在對生物質的簡單燃燒的低效率

利用上. 除燃燒外, 對生物質的利用還有熱裂解和氣化, 以及微生物的光解與發酵. 利

用生物質熱裂解和氣化產氫具有成本低廉, 效率較高的特點, 是有效可行的制氫方式.

3.1. 生物質熱裂解制氫

生物質熱裂解是在高溫和無氧條件下對生物質的熱化學過程. 熱裂解有慢速裂解

和快速裂解. 快速裂解制取生物油是目前世界上研究比較多的前沿技術. 得到的產物

主要有: (1) 以氫(h2), 甲烷(ch4), 一氧化碳(co), 二氧化碳(co2)以及其它有機氣

體等氣體成分; (2) 以焦油, 丙酮, 甲醇, 乙酸等生物混合油液狀成分; (3) 以焦碳為主

的固體產物[34]. 為了最大程度的實現從生物質到氫的轉化, 需要盡量減小焦碳的產量.

這需要盡量快的加熱速率和傳熱速率和適中的溫度.

熱裂解的效率和產物質量除與溫度, 加熱速率等有關外, 也受反應器及催化劑的

影響. 目前國內外的生物質熱裂解決反應器主要有機械接觸式反應器, 間接式反應器

和混合式反應器. 其中機械接觸式反應器包括燒蝕熱裂解反應器, 旋轉錐反應器等,

其特點是通過灼熱的反應器表面直接與生物質接觸, 以導熱的形式將熱量傳遞給生物

質而達到快速升溫裂解. 這類反應器原理簡單, 產油率可達67%, 但易造成反應器表面

的磨損, 并且生物質顆粒受熱不易均勻. 間接式反應器主要通過熱輻射的方式對生物

質顆粒進行加熱, 由于生物質顆粒及產物對熱輻射的吸收存在差異, 使得反應效率和

產物質量較差. 混合式反應器主要以對流換熱的形式輔以熱輻射和導熱對生物質進行

加熱, 加熱速率高, 反應溫度比較容易控制均勻, 且流動的氣體便于產物的析出, 是

目前國內外廣泛采用的反應器, 主要有流化床反應器, 循環流化床反應器等[35]. 這

在國內各科研院所都已經開展了大量的研究, 如廣州能源所, 遼寧省能源所等都開發

研制出了固定床, 流化床反應器.

催化劑的使用能加速生物質顆粒的熱解速率, 降低焦炭的產量, 達到提高效率和

產物質量的目的. 目前用于生物質熱裂解的催化劑主要有以ni 為基的催化劑, 沸石

[36], k2co3, na2co3, ca2co3[37]以及各種金屬氧化物比如al2o3, sio2, zro2, tio2[38]

等都被證實對于熱裂解能起到很好的催化作用.

熱裂解得到的產物中含氫和其他碳氫化合物, 可以通過重整和水氣置換反應以得

到和提高氫的產量. 如下式所示:

合成氣 + h2o h2 + co (18)

co + h2o co2 + h2 (19)

利用生物質熱裂解聯同重整和水氣置換反應制氫具有良好的經濟性, 尤其是當反

應物為各種廢棄物時, 既為人類提供了能量, 又解決了廢棄物的處理問題, 并且技術

上也日益成熟, 逐漸向大規模方向發展. danz (2003 年)[39]估算了通過生物質熱裂解制

氫的成本約為us$3.8/kg h2 (因氫的熱值為120mj/kg, 這相當于us$31.1/gj), 這和石

油燃油的價錢us$4-6/gj 相比還沒有任何優勢, 但carlo 等[40]指出, 當熱裂解制氫的規

模達到400mw 時, 氫的成本會大大降低, 達到us$5.1/gj. 可見實現大規模的利用生物

質制氫, 將會是非常有潛力的發展方向.

3.2. 生物質氣化制氫

生物質氣化是在高溫下(約600-800oc)下對生物質進行加熱并部分氧化的熱化學過

程. 氣化和熱裂解的區別就在于裂解決是在無氧條件下進行的, 而氣化是在有氧條件

下對生物質的部分氧化過程. 首先, 生物質顆粒通過部分氧化生成氣體產物和木碳,

然后, 在高溫蒸汽下, 木碳被還原, 生成co, h2, ch4, co2 以及其他碳氫化合物.

對于生物質氣化技術, 最大的問題就在于焦油含量. 焦油含量過高, 不僅影響氣化

產物的質量, 還容易阻塞和粘住氣化設備, 嚴重影響氣化系統的可靠性和安全性. 目前

處理焦油主要有三種方法. 一是選擇適當的操作參數, 二是選用催化劑加速焦油的分解,

三是對氣化爐進行改造. 其中, 溫度, 停留時間等對焦油分解有很重要的作用. milne ta

(1998 年)[41]指出, 在溫度高于1000oc 時, 氣體中的焦油能被有效分解, 使產出物中的

焦油含量大大減小. 此外, 在氣化爐中使用一些添加劑如白云石, 橄欖石以及使用催化

劑如ni-ca 等都可以提高焦油的分解, 降低焦油給氣化爐帶來的危害[42,43]. 此外, 設

計新的氣化爐也對焦油的減少起著很重要的作用. 遼寧省能源研究所研制的下吸式固定

床生物質氣化爐, 在其喉部采用特殊結構形式的噴嘴設計, 在反應區形成高溫旋風動力

場, 保證了焦油含量低于2g/m3.

由氣化所得產物經過重整和水氣置換反應, 即可得到氫, 這與處理熱裂解產物類似.

通過生物質氣化技術制氫也具有非常誘人的經濟性. david a.bowen 等人(2003)[44]比較

了生物質氣化制氫和天然氣重整制氫的經濟性, 見圖2. 由圖可見, 利用甘蔗渣作為原

料, 在供料量為每天2000 噸的情況下, 所產氫氣的成本為us$7.76/gj, 而在這個供料量

下使用柳枝稷(switchgrass)為原料制得的氫氣成本為us$6.67/gj, 這和使用天然氣重整

制氫的成本us$5.85-7.46/gj 相比, 也是具有一定競爭力的. 如果將環境因素考慮進去,

由于天然氣不可再生, 且會產生co2, 而生物質是可再生資源, 整個循環過程由于光合

作用吸收co2 而使co2 的排放量幾乎為0, 這樣, 利用生物質制氫從經濟上和環境上的

綜合考慮, 就已經比天然氣重整更有優勢了.

biomass feed to gasifier (tonnes/day)

hydrogen cost ($/gj)

500 1000 1500 2000

5

6

7

8

9

10

11

natural gas $3/gj

natural gas $4.5/gj

10.23

8.74

7.76

8.76

7.54

6.67

5.85

7.46

bagasse

switchgrass

圖2. 生物質制氫與天然氣制氫經濟性的比較

fig. 2. comparison of hydrogen cost between biomass

gasification and natural gas steam reforming

以上分析的利用生物質高溫裂解和氣化制氫適用于含濕量較小的生物質, 含濕量高

于50%的生物質可以通過光合細菌的厭氧消化和發酵作用制氫, 但目前還處于早期研究

階段, 效率也還比較低. 另一種處理濕度較大的生物質的氣化方法是利用超臨界水的特

性氣化生物質, 從而制得氫氣.

3.3. 生物質超臨界水氣化制氫

流體的臨界點在相圖上是氣-液共存曲線的終點, 在該點氣相和液相之間的差別剛

好消失, 成為一均相體系. 水的臨界溫度是647k, 臨界壓力為22.1mpa, 當水的溫度和

壓力超過臨界點是就被稱為超臨界水.在超臨界條件下, 水的性質與常溫常壓下水的性

質相比有很大的變化.

在超臨界狀態下進行的化學反應, 通過控制壓力, 溫度以控制反應環境, 具有增強

反應物和反應產物的溶解度, 提高反應轉化率, 加快反應速率等顯著優點, 近年來逐漸

得到各國研究者的重視 [45,46]. 在超臨界水中進行生物質的催化氣化, 生物質的氣化

率可達100%, 氣體產物中氫的體積百分比含量甚至可以超過50%, 并且反應不生成焦

油, 木碳等副產品, 不會造成二次污染, 具有良好的發展前景. 但由于在超臨界水氣中

所需溫度和壓力對設備要求比較高, 這方面的研究還停留在小規模的實驗研究階段. 我

國也只進行了少量的研究, 比如西安交大多相流實驗室就研究了以葡萄糖為模型組分在

超臨界水中氣化產氫, 得到了95%的氣化效率 [47]. 中科院山西煤炭化學研究所在間隙

式反應器中以氧化鈣為催化劑的超臨界水中氣化松木鋸屑,得到了較好的氣化效果.

到目前為止, 超臨界水氣化的研究重點還是對不同生物質在不同反應條件下進行實

驗研究, 得到各種因素對氣化過程的影響. 表3 總結了近幾年對生物質超臨界水氣化制

氫的研究情況. 研究表明, 生物質超臨界水氣化受生物質原料種類, 溫度, 壓力, 催化劑,

停留時間, 以及反應器形式的影響.

表3. 近年來關于生物質超臨界水氣化制氫的研究

table 3

recent studies on hydrogen production by biomass gasification in supercritical water

conditions

feedstock gasifier type catalyst used temperature and

pressure

hydrogen yield references

glucose not known not used 600oc, 34.5mpa 0.56 mol h2/mol of feed

glucose not known activated carbon 600 oc, 34.5mpa 2.15 mol h2/mol of feed

glucose not known activated carbon 600 oc, 25.5mpa 1.74 mol h2/mol of feed

glucose not known activated carbon 550 oc, 25.5mpa 0.62 mol h2/mol of feed

glucose not known activated carbon 500 oc, 25.5mpa 0.46 mol h2/mol of feed

[48]

glycerol not known activated carbon 665 oc, 28mpa 48 vol%

glycerol/methanol not known activated carbon 720 oc, 28mpa 64 vol%

corn starch not known activated carbon 650 oc, 28mpa 48 vol%

sawdust/corn starch

mixture

not known activated carbon 690 oc, 28mpa 57 vol%

[49]

glucose

tubular reactor koh 600 oc, 25mpa 59.7 vol% (9.1mol

h2/mol glucose)

catechol tubular reactor koh 600 oc, 25mpa 61.5 vol% (10.6mol

h2/mol catechol)

sewage autoclave k2co3 450oc, 31.5-35mpa

47 vol%

[50]

glucose tubular reactor not used 600 oc, 25mpa 41.8 vol%

glucose tubular reactor not used 500 oc, 30mpa 32.9 vol%

glucose tubular reactor not used 550 oc, 30mpa 33.1 vol%

glucose tubular reactor not used 650 oc, 32.5mpa 40.8 vol%

glucose tubular reactor not used 650 oc, 30mpa 41.2 vol%

sawdust tubular reactor sodium

carboxymethylcellulose

(cmc)

650 oc, 22.5mpa 30.5 vol%

[47]

生物質的主要成分是纖維素, 木質素和半纖維素. 纖維素在水的臨界點附近可以快

速分解成一葡萄糖為主的液態產品, 而木質素和半纖維素在34.5 mpa, 200-230oc 下可以

100%完全溶解, 其中90%會生成單糖. 將城市固體廢棄物去除無機物后可以形成基本穩

定, 均一的原料, 與木質生物質很相似. 由表可見, 不同的生物質原料, 其氣化效率和速

率也有所不同. 溫度對生物質超臨界水中氣化的影響也是很顯著的. 隨著溫度的升高,

氣化效率增大. 壓力對于氣化的影響在臨界點附近比較明顯, 壓力遠大于臨界點時, 其

影響較小. 停留時間對氣化效率也有一定影響, 研究表明, 生物質在超臨界水中氣化停

留時間與溫度相關, 不同的溫度下有不同的一個最佳值. 使用催化劑能加快氣化反應的

速率. 目前使用的催化劑主要有金屬類催化劑, 比如ru, rh, ni, 堿類催化劑, 比如koh,

k2co3, 以及碳類催化劑 [51,52]. 反應器的選擇也會影響生物質氣化過程, 目前的反應

器可以分為間歇式和連續式反應器. 其中間歇式反應器結構簡單, 對于淤泥等含固體的

體系有較強適應性, 缺點是生物質物料不易混合均勻, 不易均勻地達到超臨界水下所需

的壓力和溫度, 也不能實現連續生產,. 連續式反應器則可以實現連續生產, 但反應時間

短, 不易得到中間產物, 難以分析反應進行的情況, 因此今后需要進行大量的研究, 研

制出更加有效的反應器以及尋求不同生物質在不同參數下的最佳氣化效果, 實現高效,

經濟的氣化過程.

4. 其他制氫技術

除熱化學方法外, 生物質還可以通過發酵的方式轉化為氫氣和其他產物. 此外,

微藻等水生生物質能夠利用氫酶(hydrogenase)和氮酶(nitrogenase)將太陽能轉化為

化學能-氫. 這些生物制氫技術具有良好的環境性和安全性, 但還處于早期的研究階段,

制氫基理還未透徹理解, 尚需大量的研究工作.

太陽能半導體光催化反應制氫也是目前廣泛研究的制氫技術. tio2 及過渡金屬氧化

物, 層狀金屬化合物如k4nb6o17, k2la2ti3o10, sr2ta2o7 等, 以及能利用可見光的催化

材料如cds, cu-zns 等都經研究發現能夠在一定光照條件下催化分解水從而產生氫氣.

但由于很多半導體在光催化制氫的同時也會發生光溶作用, 并且目前的光催化制氫效

率太低, 距離大規模制氫還有很長的路要走. 盡管如此, 光催化制氫研究仍然為我們

展開了一片良好的前景.

5. 制氫技術總結以及在香港的應用前景

前面討論了利用可再生資源制取清潔燃料-氫的各項主要技術. 這些技術的特點,

經濟性, 環境和安全方面的特點總結于表4.

表4. 利用可再生資源制氫技術比較

table 4. characteristics of candidate hydrogen production technologies

pv-electrolysis wind-electrolysis solar thermochemical cycle biomass conversion

development

status

pv technology almost mature,

electrolysis mature,

some demonstrations of

pv-electrolysis system been done

wind system mature, electrolysis mature,

wind-electrolysis demonstration needed

r&d pyrolysis and gasification r&d, biological

processes at early r&d

efficiency pv efficiency:

first generation, 11-15%,

second generation, 6-8%

solar to hydrogen around 7%

36% from wind to hydrogen, assuming wind

to electricity efficiency of 40% and

electrolyzer 90%

29% for zn/zno cycles conversion ratio up to 100% can be

achieved for gasification, efficiency of

10% for biological processes

economic

consideration

hydrogen cost about us$40-53.73/gj

depends on the pv type, the size

hydrogen cost about us$20.2/gj,

corresponding to 7.3cents/kwh

us$0.13-0.15/kwh, equivalent to

us$36.1-41.67/gj

us$6.67-17.1/gj for thermochemical

conversion depends on biomass types,

capacity size, for biological processes,

remain to be demonstrated

environmental

consideration

almost no pollution emission during

operation, energy consumption

intensive during construction, disposal

of hazardous materials

no pollution during operation, construction

energy consumption intensive, some noise

during operation

emission of hydrogen sulfide, use and

disposal of metal oxide, reactors

whole cycle co2 neutral, some pollution

emission during the stage of constructing

reactors

safety

consideration

handling hazardous materials during

fabrication, short circuit and fire during

operation, but not significant

relatively safe, a little danger exist during

maintenance

operating at high temperature, risk of

explosion exists; leakage of hydrogen

sulfide

operating at high temperature, explosion

may occur

由表可見, 生物質氣化技術和風能-電解制氫技術具有良好的經濟性. 對于環境的污染

以及危險性也相對較小, 極具發展前景, 可以作為大規模制氫技術. 而光伏-電解水技

術則目前還未顯示出經濟優勢. 但由于太陽能資源豐富, 在地球上分布廣泛, 如果光

伏電池的效率能進一步提高, 成本能大幅降低, 則是未來很有潛力的制氫技術. 太陽

能熱化學循環也是可行的制氫技術, 今后的發展方向是進一步降低分解產物的能量損

耗以及發展更為經濟的循環.

香港地少人多, 沒有自己的煤, 石油, 天然氣, 也沒有大規模的農業, 所有能源

目前都依賴進口. 但香港具有豐富的風力資源和充足的太陽能資源, 利用可再生資源

部分解決香港的能源問題是一條值得探討的思路.

香港總人口681 萬, 總面積2757km2, 其中陸地面積1098 km2, 海洋面積1659 km2.

但香港絕大多數人口集中在港島, 九龍等面積較小的市區, 而新界很多區域以及周邊

島嶼則人口較少. 由于香港地處北回歸線以南, 日照充足(13mj/m2/day), 風力強勁

(>6m/s), 具有很大的發展可再生能源的潛力. 簡單計算可知, 如果將香港所有陸地面

積安裝上效率為10%的光伏電池, 則年發電量可達144.7twh, 這相當于香港1999 年電

消耗量35.5twh 的4 倍! 這說明發展光伏技術在香港有很大潛力. 考慮到香港市區人

口稠密, 可以考慮將光伏電池安裝在周邊島嶼發電, 通過電解槽制氫. 由于光伏-電解

水成本很高, 這一技術還難以大規模應用, 如果光伏成本能大幅度降低, 則在香港發

展光伏制氫具有非常誘人的前景. 另外, li(2000)[53]進行了在香港發展海上風力發電

的可行性研究. 研究表明, 利用香港東部海域建立一個11 × 24 km 的風力發電機組, 可

以實現年發電2.1 twh, 這相當于香港用于交通的能源的10%. 此外, 香港周邊島嶼,

如橫瀾島等, 平均風力都在6.7 m/s 以上, 在這些島嶼發展大規模的風力機組也是值得

進一步探討的問題. 除此之外, 香港每年產生的大量有機垃圾, 也可以通過氣化或熱

解制氫. 這些技術在香港的成功應用還需要更深入的研究, 本文不作深入探討.

6. 小結

本文綜述了目前利用可再生資源制氫的主要技術, 介紹了其基本原理, 也涉及到

了各項技術的經濟性和環境以及安全方面的問題. 對各項制氫技術進行了對比分析,

總結出利用風能發電再推動電解水, 以及利用生物質的熱化學制氫具有良好的經濟性,

對環境的污染較小, 技術成熟, 可以作為大規模制氫的選擇. 利用光伏-電解水技術具

有誘人的發展前景, 但目前還未顯示出其經濟性. 而太陽能熱化學制氫則處于研究階

段, 還難以用于大規模制氫. 香港具有比較豐富的可再生資源, 利用風力發電和有機

廢物制氫是可行的制氫技術, 而光伏電池還需要大量研究以進一步降低成本. 盡管還

有大量的研究和更深入的分析要做, 利用可再生資源制氫以同時解決污染和能源問題

已經為我們展開了一個良好的前景.

致謝:

本文屬<可再生氫能在香港的應用研究>項目, 該課題受香港中華電力公司(clp)及香港

特別行政區政府資助, 在此表示感謝!

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