論氫能及儲氫技術的最新進展(編輯修改稿)
2025-07-25 21:45 本頁面
【文章內容簡介】 制氫技術在哈爾濱工業(yè)大學通過中試研究驗證，該項研究在國內外首創(chuàng)并實現(xiàn)了中試規(guī)模連續(xù)非固定化菌種長期持續(xù)生物制氫技術，并實現(xiàn)了中試規(guī)模連續(xù)流長期持續(xù)產(chǎn)氫[8]。是生物制氫領域的一項重大突破，其成果國際領先。該技術突破了生物制氫技術必須采用純菌種和固定技術的局限，開創(chuàng)了利用非固定化菌種生產(chǎn)氫氣的新途徑。試驗表明，在一個容積為50 m3的容器中，含糖或植物纖維的廢水發(fā)酵后，每天能產(chǎn)生280 m3左右的氫氣，純度達99%以上，產(chǎn)氫能力大大加強，氫氣產(chǎn)率比國外同類的實驗研究水平高10倍，生產(chǎn)成本約為目前采用的電解水法制氫成本的1/2。這一開創(chuàng)性成果利用淀粉廠，食品廠等含高碳水化合物的工廠廢水發(fā)酵制氫，具有廣闊的應用前景和較好的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益?！ ≡趪?，采用活力強的產(chǎn)氣夾膜桿菌，在容積為10L的發(fā)酵器中，經(jīng)8h發(fā)酵作用后，產(chǎn)氫氣約45 L，最大產(chǎn)氫氣速度為1823 L/h；泰國的Watanabed在曼谷分離的Rhodobacter Sphaeroides B6以乳酸為底物， /h，轉化率達68. 8 %。 [7－9]?！ 。?）生物質制氫。生物質包括高等植物，農(nóng)作物及秸稈，藻類及水生植物等。利用生物質制氫是指用某種化學或物理方式把生物質轉化成氫氣的過程。降低生物制氫成本的有效方法是應用廉價的原料，常用的有富含有機物的有機廢水，城市垃圾等。利用生物質制氫同樣能夠大大降低生產(chǎn)成本，而且能夠改善自然界的物質循環(huán)，很好地保護生態(tài)環(huán)境[9]?！ ⊥ㄟ^陸地和海洋中的光合作用每年地球上所產(chǎn)生物量中約含31021 J的能量，是全世界人類每年消耗量的10倍。就纖維素類生物質而言，我國農(nóng)村可供利用的農(nóng)作物秸稈達5億至6億噸。相當于2億多噸標準煤。林產(chǎn)加工廢料約為300多萬噸。此外還有1萬噸左右的甘蔗渣。這些生物質資源中，有16%38%是作為垃圾處理的，其余部分的利用也多處于低級水平，如造成環(huán)境污染的隨意焚燒、采用熱效率僅約為1%的直接燃燒方法等?！ ￠_發(fā)生物質制氫技術將是解決上述問題的一條很好途徑，生物質制氫包括兩種方法： = 1 \* GB3 ①生物轉化制氫法：以秸稈為例，秸稈主要由纖維素，半纖維素和木質素通過復雜的方式連接形成，這3種物質的基本成分都是小分子糖類。但由于天然纖維素的結晶結構十分復雜，難以降解，因而很難被微生物所利用。發(fā)酵方式采用壓力脈動固態(tài)發(fā)酵法，能夠充分利用原料且大大降低廢水排放量，在環(huán)境保護方面具有極大的優(yōu)勢，為生物質制氫技術開辟了新途徑。 = 2 \* GB3 ②生物質氣化法：將生物質通過熱化學轉化方式轉化為高品位的氣體燃氣或合成氣，產(chǎn)品氣主要是H2 、CO、少量CO水和烴。相對來說，生物質氣化技術已比較完善，但存在著制取成本高，氣體凈化難，副產(chǎn)物多污染環(huán)境等缺點，還有待工藝的進一步改進?！ 膰鴥韧馍镏茪浼夹g的研究現(xiàn)狀看，雖然利用生物產(chǎn)氫目前尚處于研究探索或小規(guī)模試產(chǎn)階段，離大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)尚有不小距離。但是，有關這方面的研究進展，展現(xiàn)了利用生物生產(chǎn)清潔燃料氫氣的廣闊前景。在探索利用生物生產(chǎn)氫氣的道路上，需要不斷尋找產(chǎn)氫氣能力高的各種微生物，深入研究生物產(chǎn)氫的原理和條件，完成天然菌種的人工訓化，在此基礎上，設計出相應的大規(guī)模生產(chǎn)裝置系統(tǒng)，推進生物制氫工業(yè)化革命的到來[7－9]?！ ?. 2 氫氣的儲備技術進展 金屬及其氧化物系列儲氫材料 儲氫技術是氫能利用走向實用化、規(guī)模化的關鍵。金屬儲氫材料通常由一種吸氫元素或與氫有很強親和力的元素和另一種吸氫量小或根本不吸氫的元素共同組成。 鎂系合金有很高的儲氫密度，但放氫溫度高，吸放氫速度慢，因此研究鎂系合金在儲氫過程中的關鍵問題，可能是解決氫能規(guī)模儲運的重要途徑。因此對金屬Mg表面催化改性引起了研究者的興趣。近年來，有人利用射頻噴濺方法制備了Pd包覆的納米結構的多層Mg薄膜，并對儲氫性質進行了研究。結果顯示，在100oC, Pa氫氣壓力條件下，氫的吸附量約為5wt% ，薄膜在100oC真空的條件下釋放出全部的氫。2006年，Au[14]報道了四氫呋喃處理的鎂的氫化脫氫性質，并且考察了樣品的電力能態(tài)、晶格結構和微觀形貌。研究表明四氫呋喃處理的鎂在100oC, t%的
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