制氢技术.ppt

生物制氢技术的现状 生物类群 产氢效率[mol H2/mol底物] 生物类群 产氢效率[mol H2/mol底物] 严格厌氧细菌 2/葡萄糖 嗜热古细菌 4/乙酸 兼性厌氧细菌 0.35/葡萄糖 光合细菌 7/琥珀酸 固氮菌 1.05—2.2/葡萄糖 光合细菌 7/苹果酸 瘤胃细菌 2.37/葡萄糖 纤维素分解菌 6.2/纤维素 好氧菌 0.7/葡萄糖 蓝细菌 20mL/g.h 生物制氢技术的前景 我国目前已经在哈尔滨工业大学建立中试规模的生物发酵制氢，日产600m3。最环保，是将来制氢技术发展的一个重要方向。 细菌产氢效率 * 热化工转化技术 固体燃料的气化 利用空气中的氧气或与水蒸气一起将固体燃料（生物质）中的碳氧化成可燃气体的过程。这一过程主要通过煤气发生炉来进行。气化技术与燃烧的区别 ？ 生物质热解 生物质热解过程是指在隔绝空气或只通入少量空气的条件下使生物质受热而发生分解的过程，产物主要有：气体、热解油和炭。 热化工转化的优缺点 a. 过程为化学工程过程，有规模才有效益。 b. 不受外界条件干扰，与生物过程相比，过程容易控制，不象生物过程那样“娇气”。 国际生物质利用简况 生物质的气化 主要用途是利用气化发电和生产甲醇以及产生蒸汽。 a.奥地利约90个1MW级的区域供热站。 b.瑞典地区，26%的供热和热电联产由生物质来供应。 c.美国处领先地位，有350多座生物质发电站，装机容量在7000MW。 生物质制取液体燃料，甲醇、乙醇、液化油等 a.加拿大用木质原料生产乙醇17万t/y， b.比利时用甘蔗生产乙醇3.2万t/y。 c.美国2000年，乙醇汽油已经达到600万t。 d.英国、荷兰、德国、奥地利、泰国、南非均已制定规划，积极发展燃料乙醇工业。 “两条腿走路”，农村发展小生物质能，解决农民的燃料问题；国民经济，发展大生物质能。 农村的生物质利用 a.利用生物质中的氢能做饭、取暖。 b.建立小而分散的、简单的固定床设备，用来取暖发电。 c.气化后的产物，含有大量的无机盐，叶落归根，供植物生长利用。 国民经济中的大生物质能 a. 大力种植能源作物。 b. 工业化规模制造生物质能源。 我国生物质利用设想 2.5 其他制氢方法 烃类分解生成氢气和炭黑 生成的炭黑可以用于橡胶工业、着色剂、抗静电剂、复印色粉及黑色染料等。 热裂解法 CnHm----n C + m/2 H2 等离子体法 a. 采用氢气为等离子体气。 b. 原料的适应性强，几乎所有的烃都可作制氢原料。 c. 过程的热量可回收发电，能耗有所降低。 氨裂解制氢——氨合成的逆反应，生成的氢中不含CO，可用于低温燃料电池。 NaBH4催化水解制氢 常温下可制得高纯度的氢，且不含CO，NaBH4在溶液中稳定，存储效率高7%，催化剂和反应物可循环利用，适合做燃料电池或内燃机的燃料源。 1）基本原理： NaBH4+2H2O---4H2+NaBO2-212kJ/mol, 25℃ 无催化剂的条件下，一定PH值即可发生反应。 pH=8，常温下半分钟NaBH4就水解掉一半；pH=14，常温下半衰期长达一年。平时必须保存了强碱性溶液中。 2）H2存储性能 35%的NaBH4溶液67L可存储5kg H2，而用30MP压力罐需要占体积187L。储存NaBH4溶液只需要常压，可用塑料容器，质量轻。 反应只放出少量的热，易控制。 3）存在的问题： a. 生产NaBH4成本高。 　 b.生产工艺较成熟，但在我国装置规模普遍小。 c.副产物的回收利用，经济性有待探索。 其他制氢方法 硫化氢分解制氢—产物分离、催化剂 太阳能直接制氢—太阳能电池板与水电解槽 辐射性催化剂制氢 各种化工过程副产氢气的回收--不容忽视的资源 电解食盐制碱，发酵制酒精，合成氨化肥工业以及石油炼制工业具有大量氢气产生。 电子共振裂解水 陶瓷和水反应制取氢气 * 2.6 新型氧化物材料制氢 采用新型氧化物材料“铁改性稀土高氧化物”，利用温度摆动300-700℃并配合甲烷和水汽交换实现了低温、无催化剂的制氢新方法。分两步： 1）利用氧化物材料放出的点阵氧来氧化甲烷而制得氢 2）利用水汽氧化该氧化物材料使其恢复原态，同时得到氢。恢复后的氧化物可以重复使用。 调节点阵中的氧的释放量，是氧化甲烷制氢的关键，释放太多容易生成水和二氧化碳，太少则有炭黑沉积氧化物表面。 -----有中科院和美国佐治亚理工大学联合开发。 * 2.7 氢的纯化 氢气中的杂质 水电解制氢 常见的杂质是水汽和氧气，通常占1%。 重油裂解制氢 重油裂化干气组成：N2,O2,CO,CO2,CH4,C2H4,C2H6等烃类组分。 煤制氢中的杂质