陆 浩

(上海康恒环境股份有限公司，上海 201703)

随着环境问题的不断升温，沼气作为一种可再生能源越来越受到关注，我国的《可再生能源发展“十三五”规划》将沼气高效发电技术的研发和产业化应用列为近期能源行业的重要任务[1]。但是沼气中除了含有35%～75%的甲烷(CH4)外，还有二氧化碳(CO2)、氧气(O2)、硫化氢(H2S)等气体，这些气体的存在降低了沼气的热值，并且容易引起设备腐蚀，造成环境污染[2-3]。沼气作为燃料进行发电需要经过复杂的脱硫、脱碳和脱水等净化提纯处理过程，大大增加了利用成本，限制了沼气的大规模工业化应用[4]。

燃料电池技术的发展为沼气的高效资源化提供了契机[4]。燃料电池是一种能将存储在燃料中的化学能直接转化为电能的装置，相比现在普遍应用的热机具有能量转换效率高(理论上可达80%以上，实际应用当中也在40%以上)、清洁无污染、噪声低、适应性强，高温燃料电池可实现热电联产等优点，为沼气的高值化利用提供了新的途径[5-6]。熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)在沼气发电和高效转化方面还具有一个独特的优势，它不需要进行复杂的脱碳处理，大大降低了沼气利用的难度[1]。此外，MCFC排出的高品位废热可以得到进一步利用，提高系统发电效率[6]。基于燃料电池的沼气高效发电技术是沼气高值利用的重要发展方向。Kivisaari[7-8]等人对60 MW级木屑气化及MCFC一体化发电系统进行了计算，结果表明，燃料电池发电效率为43%左右，系统在热电联产模式下运行时总效率可达80%～86%。……