便攜沼氣燈

研究目的

沼氣在廣西農村特別是山區的應用已越來越廣泛，是目前廣西農村、山區節能、保護生態環境的有效辦法，在廣大農村、山區人民的生產、生活中起著越來越大的作用。但至今尚未有將沼氣收集裝罐與可移動使用的沼氣燈、沼氣灶。

環境資源已接近極限，能源危機不容忽視。針對當前能源緊張，城市經常停電，煤氣價格上漲等問題，我們想到了如何將“微生物發酵沼氣穩流燃燒裝置”應用到城鎮住樓房的居民生活之中，創新研制便攜式沼氣燈、沼氣灶等，方便城鎮樓房居民的生活需要。

制作過程

1.學習微生物發酵技術、沼氣發酵原理

我們在老師的指導下學習基本的探究性學習方法，如確定選題、檢索資料、方案設計、寫研究報告等。這個階段主要學習有關生物技術的微生物發酵技術、沼氣發酵的知識。

2.設計微生物發酵沼氣裝置

小組成員根據學到的相關知識和有關科學原理，畫出結構圖，寫清楚設計原理，待實驗后再驗證其可行性。該裝置在實驗過程中不斷得到改進、完善和創新，直到最后獲得成功。

3.制作微生物發酵沼氣裝置、沼氣罐裝裝置、沼氣燈、沼氣灶

(1)收集制作裝置材料。裝置材料的主件發酵瓶、集氣瓶和水壓瓶可用日常生活中廢棄的油壺和大可樂瓶。輸氣管可以用醫院輸液用管子，膠塞易買且價格便宜。插入膠塞的通水管可用廢圓珠筆芯(內徑大的一種)。

(2)制作產氣裝置和集氣裝置。制作沼氣罐裝裝置、沼氣燈、沼氣灶；裝置安裝后，進行氣密性實驗。

4.微生物發酵沼氣試驗

(1)分別到不同的地點收集發酵的主要原料。校園內、菜市場里的有機垃圾，如不能食用的生菜葉、剩余的飯菜等；水塘里的淤泥、農村的植物秸桿、稻草、樹葉、人畜糞等。

(2)將各種發酵的原料放入各組自制的發酵瓶內發酵。

(3)做產氣量的對照試驗。各種不同原料，在相同溫度下產氣量不一樣。在選擇發酵原料時還要考慮實際情況，即選擇在當地容易找到的原料。

實驗時我們請老師檢查操作步驟是否正確，對試驗中的現象作出判斷，以保證結論的科學性、正確性。在不同環境(如溫度的影響)下試驗結果也有差異。

5.總裝發酵試驗、點燃試驗

(1)把實驗篩選出的最佳發酵材料填入發酵瓶。

(2)完成各瓶的連接檢漏試驗。

(3)把水裝入集氣瓶，用向下排水法收集沼氣。發酵瓶產生沼氣時，產生的壓力將集氣瓶里的水通過連通管壓向水壓平衡瓶。

(4)觀察發酵瓶、集氣瓶、水壓平衡瓶情況。

(5)罐裝的壓縮試驗(包括安全壓力試驗)。

(6)點燈實驗，可根據火焰大小，調整閥門大小，調節沼氣氣流的快慢。如哪個環節有不足，則加以改進，直至滿意為止。

6.研究微生物發酵沼氣裝置在生活中的應用

將沼氣穩流燃燒裝置應用于實際生活中：

(1)設計便攜式沼氣燈、沼氣灶。

(2)收集滅火器瓶的空罐，壓縮罐裝沼氣。

(3)用塑料瓶進行常壓水壓罐裝沼氣。

(4)分別連接沼氣燈和沼氣灶，并反復實驗，改進設計直到能正常使用。

(5)宣傳推廣使用便攜式沼氣燈、沼氣灶。

研究成果

此項活動是綜合運用生物、化學、物理工程學科的相關知識進行的科技創新活動，對普及科技知識、鍛煉動手能力很有意義。

1.實驗結果

微生物發酵沼氣能夠通過壓縮罐裝，制做成便攜式沼氣燈和簡易沼氣灶。便攜式沼氣燈和簡易沼氣灶能在城鎮樓房居民中使用。

2.該項目運用的科學方法、科學原理

本實驗利用沼氣的氣體分子的有間距離原理。沼氣的氣體分子的有間距離是可以壓縮的。如果條件允許，沼氣還可以液化。使用時，只要打開閥門沼氣就可以減壓使用，就如同使用液化氣一樣。

專家點評

該作品以本地普遍使用的沼氣能源為對象，巧妙地將沼氣壓縮存貯到廢棄的消防瓶中。該項目設計出了一套較完整、可拆裝的便攜式沼氣灶、沼氣燈，給人們在農村、野外生活提供方便，并可減少對木材、煤炭等傳統能源的依賴。