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生物質制氫

2015-01-29 點擊數:1272
早在19世紀,人們就已經認識到細菌和澡類具有產生分子氫氣的特性,在微生物的作用下,蟻酸鈣的發酵可以從水中制取氫氣;1942年,科學家觀察一些藻類的生長,發現減少CO2的供應,綠藻在光合作用下停止釋放氧氣,轉而生成了氫氣。1958年科學家發現藻類可以直接通過光解過程產氫,而不需要借助 CO2的固定作用。1966年Lewis最早提出生物制氫課題,其研究主要集中在綠藻、藍細菌、光合細菌的光解產氫和發酵產氫兩個方面。20世紀70年代能源危機的發生引起了人們對生物質制氫的廣泛關注,并開始進行研究。美國Pacific Northwest Laboratory(PNL)最初對生物質制氫的研究主要集中在生物質的高溫汽化、從生物質中提取液體燃料及合成氣,并對其動力學特性和催化劑進行初步研究;隨后又對臨界水中生物質汽化系統進行了研究,主要分析高溫受壓縮流體和超臨界流體中生物質反應的化學特性,包括催化劑的選用、連續流動反應器試驗及碳的氣化過程等。20世紀90年代初,美國夏威夷大學開始采用超臨界技術進行生物質汽化制氫,以活性炭為催化劑,研究多種生物質在超臨界水中汽化的影響,并利用高壓水作為CO2吸收劑。目前正致力于研究如何延長催化劑的活性,并完成生物質重整流動反應器的設計和安裝制造,為進一步完成新反應器系統的中試做準備。

科學家已經研制出了利用葉綠體制氫的裝置,用1g葉綠素在1h內可以生成1L的氫氣。通常經過生物法制備的氫氣需要進一步純化處理,生物法制得的氫氣含量通常為60%~90%(體積分數),氣體中可能混有CO2、CO好水蒸氣等,可以采用傳統的化工方法去除混在其中的雜質,如利用50%(質量分數)的KOH溶液、苯三酚的堿溶液,或者干燥器或冷卻等手段。

生物質氫氣就是以碳水化合物為供氫體,利用光合細菌或厭氧細菌來制備氫氣,并用微生物載體、包埋劑等細菌固定化手段將細菌固定下來,實現產氫。根據生物在制氫過程中是否需要陽光,將生物質制氫的方法分為兩類:光合生物制氫和生物發酵制氫。
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