化石能源的使用造成了诸多环境问题,氢气作为一种理想的新能源受到重视。氢气本身是可再生的,燃烧时只生成水,无任何污染物产生,实现真正的“零排放”。如今对氢能开发和利用技术的研究已取得相关进展但还需更深入的探索。
我们经常采用水电解法、水煤气转化法来制取氢气。国内外广泛采用的制氢方法是水解法,在标准状况下电解制取1m3氢气消耗电能4.5kW/h~6.0kW/h另外在电解过程中还需配套纯水制备系统和碱液配制使用设备,这样会使氢气的生产成本较高。
生物质制氢是研究的热点,有两种类型的方法:方法一是生物质气化法;方法二是生物质微生物制氢法,包括发酵细菌产氢、光合生物产氢、光合生物与发酵细菌的混合培养产氢。此文主要讲生物质制氢的方法和相关进展。
1生物质热化学转化法制氢
1.1生物质催化气化制氢
生物质催化气化法制氢是一种使加入的水蒸气发生一部分的氧化反应,产物是水煤气并混有氢和一氧化碳,然后继续进行反应使一氧化碳转变,最终获得氢气。Dernjrbas认为含水质量分数在35%以下的生物质可用气化制氢。
1.2生物质热裂解制氢
生物质热裂解制氢是使生物质分解为可燃气体和烃类的一种制氢方法,我们可以对生物质进行间接加热使其裂解,裂解后我们还要让产物进行二次反应,这样可以获得更多的氢气,反应结束后我们得到的是混合气体需进行分离。
1.3生物质超临界转换制氢
用超临界转换法制氢时生物质的含水质量分数应在35%以上,反应条件一般是在压力22MPa~35MPa,温度450℃~650℃的超临界条件下,反应的生物质原料与水要按一定的比例混合,反应完成后我们要对气体和残碳进行分离。超临界水气化制氢的反应条件较苛刻所以也很少采用。
2微生物制氢法
2.1厌氧发酵有机物制氢
通过厌氧微生物在多种底物如有机废水、粪便、秸秆等有机物存在的条件下并且在相应酶的催化下进行厌氧发酵制取氢气。此过程中有机物被分解为甲酸、丙酮酸等。在厌氧发酵过程中应用到的产氢厌氧和兼性厌氧微生物有丁馥棱状芽孢杆菌、揭球固氮菌等。
2.1.1厌氧发酵制氢的原理 |
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