生物质制氢介绍
发布时间:2024-10-25 23:27:32
生物质制氢技术包括热化学法(如催化气化、热解、生物油重整)和生物法(如暗厌氧发酵、光合生物制氢、复合生物制氢),面临成本和纯度挑战。
生物质是指通过光合作用直接或间接生成的有机物质,包括植物、动物、微生物及其排泄物和代谢产物。生物质能则是一种能量形式,通过生物体的光合作用,将太阳能转化为化学能并储存在生物体中。由于其可再生特性且资源广,生物质能是一种重要的能源来源。尽管生物质使用时会产生一氧化碳,但其二氧化碳排放源自大气,因此不会增加额外的碳排放量。
生物质制氢是生物质能利用的重要途径之一,主要有两大类技术:热化学法制氢和生物法制氢。
热化学法制氢
热化学法制氢包括生物质催化气化制氢、生物质热解制氢、生物油重整制氢等。生物质首先被转化为甲醇、乙醇,然后通过蒸汽重整生成氢气是较为成熟的技术路线。
生物质催化气化制氢:将生物质在空气、氧气或水蒸气等介质中加热至800~900℃,使其分解生成氢气、一氧化碳及其他气体。其关键在于提高氢气的产量,减少焦油等杂质的生成。该过程中产生的微量杂质(如H2S、HCl、碱金属、重金属等)需通过吸附剂加以处理。
生物法制氢
生物法制氢主要有暗厌氧菌发酵制氢、光合生物制氢以及光合-发酵复合生物制氢三类技术路线。
暗厌氧菌发酵制氢:厌氧微生物通过氮化酶或氢化酶降解有机物生成氢气,不依赖光能。适用于此过程的微生物包括专性厌氧菌、兼性厌氧菌和少数好氧菌。
光合生物制氢:包括光解水制氢和光发酵制氢两类。光解水制氢是通过蓝藻、绿藻等光合微生物分解水生成氢气;而光发酵制氢则是在厌氧光照条件下,利用生物能和光能共同驱动氢气的生成。
光合-发酵复合生物制氢:结合暗发酵和光发酵的优势,减少光能需求的同时提高氢气产量。这种复合技术有望成为未来生物质制氢的发展方向。
暗发酵制氢已进入中试阶段,但要实现工业化生产仍需进一步提升效率和降低成本。光发酵和复合生物制氢技术则仍处于实验室研究阶段。