論氫能及儲氫技術(shù)的最新進(jìn)展-文庫吧
2025-06-13 21:45 本頁面
【正文】 術(shù)進(jìn)展 目前制氫的主要方法 現(xiàn)代工業(yè)能制取的方法很多。如表1所示。表1 獲取氫氣的方法 ( methods of acquire hydrogen)序號方法舉例1輕金屬與酸堿反應(yīng)2Na+2H2O—2NaOH +H2↑2Al+2NaOH+2H2O—2NaAlO2+3H2↑2天然氣分解制氫CH4+H2O—CO+3H23水煤氣法制氫H2O+C—CO+H24電解水制氫陰極:2K++2H2O+2e—2K+2OH+H2↑陽極:2OH—H2O++2e5熱化學(xué)循環(huán)分解水法純水的分解溫度要高達(dá)4000℃以上,熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫就是在降低這一溫度的條件下促使水分解,生產(chǎn)氫氣和氧氣?！ 〉菦]有真正可以規(guī)模生產(chǎn)，實現(xiàn)現(xiàn)實社會生產(chǎn)力的方法。代替常規(guī)能源的制氫工藝并不成熟，也沒有很好的成功實例。當(dāng)代工業(yè)的制氫方法主要有以下三種：(1) 從含烴的化石燃料中制氫。這是過去以及現(xiàn)在采用最多的方法。用蒸汽和煤作原料的基本反應(yīng)過程為：C + H2O → CO+ H2 （1） 用蒸汽和天然氣為原料的基本反應(yīng)過程：CH4 + H2O → CO+ 3H2 （2） 上述反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)過程中所需的熱量可以從煤或天然氣的部分燃燒中獲得，也可利用外部熱源[5]。現(xiàn)在氫的制取大都是以天然氣為原料，但是天然氣和煤炭都是寶貴的燃料和化工原料，其儲量有限，用它們來制氫顯然擺脫不了人們對常規(guī)能源的依賴和對自然環(huán)境的破壞。 ?。?）電解水制氫。這種方法是基于如下的可逆反應(yīng)：2H2O → 2H2+ O2 （3） 分解水所需要的能量由外加電能提供。為了提高制氫效率，電解通常在高壓下進(jìn)行，采用的壓力多為35MPa。目前電解效率約為50%70%[5]。由于電解水的效率不高目前需消耗大量的電能，因此利用常規(guī)能源生產(chǎn)電能來大規(guī)模的電解水制氫顯然也是不合算的?！?3) 熱化學(xué)制氫。這種方法是通過外加高溫使水起化學(xué)分解反應(yīng)來獲取氫氣。到目前為止雖有多種熱化學(xué)制氫方法，但總效率都不高，僅為20%50%，而且還有許多工藝問題需要解決。依靠這種方法來大規(guī)模制氫還有待進(jìn)一步研究。 生物制氫 (1) 微生物制氫。利用微生物在常溫常壓下進(jìn)行酶催化反應(yīng)可制得氫氣。近年來，已查明在常溫常壓下以含氫元素物質(zhì)包括植物淀粉、纖維素、糖等有機物和水進(jìn)行生物酶催化反應(yīng)來制得氫氣的微生物可分為5類：異養(yǎng)型厭氧菌、固氮菌、光合厭氧細(xì)菌、藍(lán)細(xì)胞和真核藻類。其中藍(lán)細(xì)胞和真核藻類產(chǎn)氫所利用的氫源是水；異養(yǎng)型厭氧菌、固氮菌、光合厭氧細(xì)菌所利用的氫源是有機物。按氫能轉(zhuǎn)化的能量來源來分，異養(yǎng)型厭氧菌，固氮菌依靠分解有機物產(chǎn)生ATP來產(chǎn)氫；而真核藻類、藍(lán)細(xì)胞、光合厭氧細(xì)菌則能通光合作用將太能轉(zhuǎn)化為氫能[6]。近年來發(fā)現(xiàn)有30種化能異養(yǎng)菌可以發(fā)酵糖類、醇類、有機酸等產(chǎn)生氫氣，其中有些細(xì)菌產(chǎn)氫氣能力較強，葡萄糖總利用率達(dá)65%以上；而天然產(chǎn)氫的光合細(xì)菌據(jù)報道也有十幾種之多，其中也有些細(xì)菌產(chǎn)氫氣能力較強?！ ∪毡颈崩锎髮W(xué)研究人員以各種生活垃圾，如剩菜肉骨等經(jīng)處理后作為生產(chǎn)氫的原料，借助3種微生物[6]，丁酸梭菌(Clostridium butyricum)、產(chǎn)氣腸桿菌(Enterobacter aerogenes)和麥芽糖假絲酵母(Candida maltose)在36oC混和發(fā)酵廢棄有機物48小時，平均產(chǎn)氫量為15,145 mL。這3種菌有協(xié)同產(chǎn)氫效應(yīng)，即產(chǎn)氣腸桿菌起主導(dǎo)作用，而另2種菌起協(xié)同作用，使代謝產(chǎn)物不易積累，為彼此創(chuàng)造生存環(huán)境。由此可見，選擇混和菌制氫，利用其互補性，創(chuàng)造互為有利的生態(tài)條件，是一條可取的微生物制氫途徑。但是，對產(chǎn)氫細(xì)胞，不論是游離細(xì)胞或是固定化細(xì)胞，發(fā)酵生產(chǎn)氫所需的復(fù)雜的生態(tài)條件因素不可忽視?！ 。?） 光合細(xì)菌利用有機廢水和活性污泥制氫。2000年1月，我國以厭氧活性污泥和有機質(zhì)廢水為生產(chǎn)原料的有機廢水發(fā)酵法生物
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