生物质废弃物制氢技术

本文介绍了利用生物质废弃物和微生物制氢的几种技术，分析了每种技术的制氢原理、制氢效益和发展状况；并提出生物质催化气化制氢是实现能源结构转变及环境保护的有效手段，是很有前景的一种生物质废弃物制氢方法。     

地沟油化学链强化重整制氢工艺热力学分析

以地沟油为原料的化学链强化重整制氢系统,不仅节省化石燃料,同时减少CO_2等温室气体排放。利用Aspen Plus对该系统进行建模,以产品气组成(干基),H_2产率(Y)和系统火用效率(η)为系统性能评价指标,分析NiO循环量与进料碳摩尔比(NiO/C),进料水蒸气量与进料碳摩尔比(S/C),CaO循环量与进料碳摩尔比(Ca/C)对系统性能的影响。结果表明,Ni O/C在0.5~1.8区间变化时,产品气中H_2体积分数降低0.01左右,Y及η减少;S/C在1~5区间变化时,产品气中H_2含量从0.85升到0.98,Y与η增大;Ca/C从0增至1.05,由于Ca O的强化作用,产品气中CO_2含量趋近0,H_2含量从0.10增至0.98,Y和η增大到峰值。在操作条件为NiO/C=0.83、S/C=4.10、Ca/C=1.05时,地沟油制氢系统性能最优,产品气中H_2体积分数可达0.98,Y为1.95,η为0.81。     

生物质催化气化制氢技术研究

在人类面临严重的能源危机与环境污染的背景下,世界各国都在致力于对洁净能源氢的开发和研究,并取得了一定的研究成果。生物质气化制氢是一项富有前景的制氢技术,已引起了世界各国研究者的普遍关注。文章首先介绍了生物质气化制氢技术的国内外研究及应用现状,然后介绍了一种一体式生物质气化炉水蒸汽催化气化制氢的工艺流程,氢气体积的含量可达到50%以上。最后总结了这种工艺在各种制氢方法中,具有技术成熟、工艺简单,效率高等优点,有广阔的应用前景。     

生物质废弃物制氢技术研究

本文介绍并比较了目前国内外利用生物质废弃物制备氢气的各种方法,并简要介绍本课题小组热解几种有机固体废弃物制氢的实验结果,展望了利用生物质废弃物制备氢气的发展前景.     

畜禽粪便资源化利用技术和厌氧发酵法生物制氢

利用微生物在畜禽粪便处理的同时获得能源主要有2种方式,分别是厌氧产沼气和厌氧发酵法生物制氢。利用厌氧微生物处理畜禽粪便,在去除有机污染物的同时获得沼气是比较成熟的技术,而利用畜禽粪便厌氧发酵制氢的研究开展较晚,仍处于实验室研究阶段。但畜禽粪便资源化利用和发酵生物制氢技术发展迅速,而且可以有机结合。本文对两者的基本原理和最新研究进展进行了介绍,并对其发展前景进行了展望。     

可回收再生NiO/NaBr催化剂蒸汽重整甲醛制氢

采用超临界水热合成法制备了系列可循环回收再生的NiO/NaBr催化剂,用于蒸汽重整甲醛制氢,并结合XRD、N₂吸附/脱附、SEM、XPS、H₂-TPR、in situ DRIFTS等表征技术,分析了NiO/NaBr催化剂的物相结构、比表面积、微观形貌、元素价态、氧化还原性质及蒸汽重整反应瞬态。结果表明：负载量为1%～5%的NiO/NaBr催化剂均能高效蒸汽重整制氢,2%的NiO/NaBr在450℃时表现出最佳的制氢选择性(104%),甲醛转化率接近100%,一次再生后的催化剂制氢性能可恢复到新鲜水平;NiO/NaBr催化剂表面结构密实,表面积较小(<1 m²·g^-1),突破了小比表面催化剂难以获得高质量活性的局限;NiO/NaBr催化剂蒸汽重整甲醛为表面快速反应过程,NiO在此制氢过程中被还原为Ni,并不影响催化活性;NaBr不仅吸附甲醛并形成聚甲醛,还能使催化剂保持较好的低温氧化还原性质及制氢性能。     

有机废水处理生物制氢技术

研究了利用有机废水发酵作用制取廉价氢气技术,并研制出厌氧活性污泥高效生物制氢反应器。以白脱糖、糖蜜和淀粉为供氢体,最大产氢能力达10.4m³H₂/m³反应器·d,发酵气中仅含48％H2和52％CO₂。该项技术已具有进一步开发价值。     

水稻秸秆厌氧发酵制氢技术研究

以水稻秸秆为研究原料,用牛粪为接种物,采用稀硫酸预处理方法来提高秸秆纤维素的降解率,从而提高其发酵产氢的能力,并且进一步考察了发酵初始pH、发酵温度、牛粪与秸秆的质量比和底物浓度四个条件对发酵产氢的影响。实验结果表明:在接种100g/L牛粪的条件下,以1.8%的硫酸加热30min预处理秸秆产氢效果最佳,为19.64mL/gTS,是未经过预处理的秸秆产氢量(0.1mL/gTS)的196倍,粗纤维含量由未处理前的36.7%下降到酸处理后的31.5%。在pH8.0、温度为37℃、牛粪与秸秆质量比为2.5∶1、底物浓度为50g/L时的产氢效果最好,累计产氢量为29.14mL/gTS,此时生物气中没有检测到甲烷气体,氢气浓度达到63.88%。     

双功能钙基催化剂催化苯酚重整制氢实验研究

采用煅烧-水化法制备钙基载体CaO-C_(12)A_7,负载金属Ni和Ce,制备得到双功能钙基催化剂NiO/CaO-C_(12)A_7和NiO-CeO_2/CaOC_(12)A_7。选取苯酚作为焦油模拟物,在实验室固定床反应器中进行苯酚催化重整制氢实验研究,研究了反应温度、S/C比对产氢性能的影响以及不同温度下钙基吸附剂对CO2的吸附差异。结果表明:以C_(12)A_7作为CaO的载体,在显著提升比表面积的同时还能改善催化剂的机械强度;助剂CeO_2的添加对提升氢气产率具有一定促进作用,而对CO_2的吸附存在一定的抑制作用;随着反应温度的升高,H_2的相对浓度总体呈现先增后减的趋势,且CO_2的吸附效果在650～700℃范围内达到最佳;当以NiO-CeO_2/CaO-C_(12)A_7作为反应催化剂时,在反应温度为650℃,S/C比为3的条件下,实验效果达到最佳,此时H2的相对浓度和CO_2吸附量分别为73.09%、112 mg/g。     

生物制氢系统及其产氢机制

讨论了光合成生物制氢系统、光分解生物制氢系统、水气交换反应生物制氢系统、光合-发酵杂交生物制氢系统和厌氧发酵生物制氢系统、离体氢酶生物制氢系统等6个生物制氢系统,并讨论了产氢机制。     

利用养殖场废水厌氧发酵生物制氢技术研究

在批式厌氧反应器中,以厌氧消化污泥作为天然产氢菌源,通过养殖场废水的厌氧发酵生产氢气,考察了厌氧污泥和碳氮营养物质对养殖场废水产氢的影响,并对液相产物的分布、产氢动力学进行了分析.试验分为4个处理.结果表明,加入营养物质接种污泥的养殖场废水氢气含量、累积产氢量和单位COD氢气产量最高可达到50.65%、334.80mL和287.10mL/g.而未接种污泥的原始养殖场废水累积产氢量和单位COD氢气产量仅为59.24mL和67.05mL/g.污泥和碳氮营养物质对产氢能力均有显著地促进作用,加入碳氮源后微生物群促进了原养殖废水有机物的氢的形成.液相末端产物中,乙酸、丁酸占总挥发酸的61%～86%,产氢过程属于典型的乙酸-丁酸型发酵.总挥发性酸含量的提高,其产氢能力也增大. Gompertz模型能够很好地拟合其产氢过程.     

生物制氢技术的研究进展与应用前景

氢气作为一种清洁的、可更新的能源，正被进一步发展与利用。生物制氢技术与其他制氢方法相比，具有无污染、成本低、可再生等优点，受到广泛的关注。在综述了目前国内外生物制氢技术各个方面的研究进展和成果的基础上，详细描述前景。了光合产氢细菌及厌氧发酵产氢细菌等主要产氢生物的产氢机制，分析了面临的问题，论述了研究的发展方向和应用     

城市大气污染物对PEMFC性能的影响

论述了城市空气污染物(即阴极气体杂质)对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响。提出了燃料电池汽车(FCV)进入商业化应用时即将面临的一个急待研究的课题。文中综述了CO、CO2、硫化物、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、NH3、卤素离子(X-)、酸沉降物以及大气颗粒物等对PEMFC性能的影响,同时对解决阴极气体杂质影响的途径进行了分析。     

生物膜法光发酵制氢的研究现状与展望

21世纪被誉为氢能世纪.光发酵制氢作为绿色可持续生物制氢方式的一种,可以利用独特的光合系统固定太阳能,并利用有机物产生清洁能源氢气,因而受到广泛关注.但光发酵细菌凝集力差、底物转化效率和光能利用率低导致产氢效能下降,从而阻碍了光发酵制氢的发展.光发酵细菌可以通过形成生物膜而被有效固定,进而增加反应器内光发酵细菌的生物持有量,提高光发酵细菌对不利环境的抵抗力;同时,光发酵细菌形成生物膜后可以调控产氢细菌新陈代谢和生理活性使其更利于产氢.其中,光发酵生物膜反应器的设计尤为重要,尤其是反应器内光源的均匀分配对于光发酵制氢是一项关键因素,需要对光源设计、空间摆放和遮光性进行综合分析和设计;其次,需要考虑载体性质和载体安装以充分吸附光发酵细菌并形成生物膜;同时,结合未来可持续绿色发展的需求,光发酵生物膜反应器设计需要逐步过渡到以室外环境作为常规环境和太阳作为光源.尽管光发酵生物膜制氢前景良好,但目前对于光发酵生物膜反应器和制氢机制的研究仍然不够充分,需要更加深入地探索和优化以突破光发酵制氢的瓶颈,推动氢能行业的发展.     

PCR-DGGE技术解析生物制氢反应器微生物多样性

为了揭示发酵法生物制氢反应器厌氧活性污泥的微生物种群多样性 ,从运行不同时期取厌氧活性污泥 ,通过细胞裂解直接提取活性污泥的基因组DNA .以细菌 16SrRNA基因通用引物F338GC/R5 34进行V3高变异区域PCR扩增 ,长约 200bp的PCR产物经变性梯度凝胶电泳 (DGGE)分离后 ,获得微生物群落的特征DNA指纹图谱 .研究表明 ,不同时期的厌氧活性污泥中存在共同种属和各自的特异种属 ,群落结构和优势种群数量具有时序动态性 ,微生物多样性呈现出协同变化的特征 .微生物多样性由强化到减弱 ,群落结构之间的相似性逐渐升高 ,演替速度由快速到缓慢 .优势种群经历了动态演替过程 ,最终形成特定种群构成的顶级群落 .     

发酵生物制氢反应器研究进展

发酵法生物制氢受到广泛关注。在发酵细菌制氢过程中,反应器的设计和运行模式对产氢量和产氢速率具有重要影响。暗发酵生物制氢反应器主要包括序批式制氢反应器和连续流制氢反应器,其中序批式制氢反应器操作简单和容易控制,主要用于实验室研究;从经济性和实用性的角度考虑,连续流制氢反应器是实现工程应用的关键。文章综述了影响发酵制氢的影响因素:菌种准备、环境条件、营养条件和一些其他因素等。并分析了几种常用连续流发酵制氢反应器类型及其应用状况。     

铝——水反应制氢发展浅析

本文就各种制氢方式中铝-水反应制氢发展进行了浅析,主要分析了铝-水制氢各方法的优劣、发展过程及发展前景,讨论了铝-水反应制氢的可行性。     

海藻类生物质废弃物的发酵生物制氢研究

在批式试验条件下,以牛粪堆肥为天然产氢菌源,以海带为底物,通过厌氧发酵生产氢气。系统考察了几个重要的营养和环境因素(如底物预处理条件、初始pH值和底物浓度等)对海带产氢能力的影响。结果表明:底物的稀酸预处理在海带的发酵产氢中扮演着重要角色。在初始pH=6.5,乳酸预处理浓度10%,底物浓度20g/L的条件下,海带最大产氢能力为104.40mL/gTVS,最大氢浓度为32.6%,且没有检测到甲烷气体存在。液相中主要发酵末端产物为乙醇、乙酸和丁醇。     

固定化微生物制氢预处理方法研究

研究热处理、酸处理和碱处理三种预处理方法对固定化微生物制氢的影响。由试验得知,热处理可有效杀死产甲烷菌,使固定化微生物具有较高的累积产氢量和产氢速率。     

发酵制氢微生物与高效发酵途径的研究进展

近年来发酵生物制氢技术在国内外备受关注,如何确保稳定、持续、高效的产氢效率和产氢速率成为生物制氢研究的重要方向。文章结合国内外最新研究进展,从微生物发酵产氢的菌种种类、复合方式、固定方法,以及发酵制氢途径等方面进行阐述如何提高产氢效率和产氢速率,并对生物发酵制氢在未来的发展方向进行了分析和展望。