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生物質(zhì)制氫

作者: 來源: 日期:2022/11/8 13:39:58 人氣:828
 早在19世紀(jì),人們就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到細(xì)菌和澡類具有產(chǎn)生分子氫氣的特性,在微生物的作用下,蟻酸鈣的發(fā)酵可以從水中制取氫氣;1942年,科學(xué)家觀察一些藻類的生長(zhǎng),發(fā)現(xiàn)減少CO2的供應(yīng),綠藻在光合作用下停止釋放氧氣,轉(zhuǎn)而生成了氫氣。1958年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)藻類可以直接通過光解過程產(chǎn)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(lán)細(xì)菌、光合細(xì)菌的光解產(chǎn)氫和發(fā)酵產(chǎn)氫兩個(gè)方面。20世紀(jì)70年代能源危機(jī)的發(fā)生引起了人們對(duì)生物質(zhì)制氫的廣泛關(guān)注,并開始進(jìn)行研究。美國(guó)Pacific Northwest Laboratory(PNL)最初對(duì)生物質(zhì)制氫的研究主要集中在生物質(zhì)的高溫汽化、從生物質(zhì)中提取液體燃料及合成氣,并對(duì)其動(dòng)力學(xué)特性和催化劑進(jìn)行初步研究;隨后又對(duì)臨界水中生物質(zhì)汽化系統(tǒng)進(jìn)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(zhì)反應(yīng)的化學(xué)特性,包括催化劑的選用、連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器試驗(yàn)及碳的氣化過程等。20世紀(jì)90年代初,美國(guó)夏威夷大學(xué)開始采用超臨界技術(shù)進(jìn)行生物質(zhì)汽化制氫,以活性炭為催化劑,研究多種生物質(zhì)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(zhǎng)催化劑的活性,并完成生物質(zhì)重整流動(dòng)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和安裝制造,為進(jìn)一步完成新反應(yīng)器系統(tǒng)的中試做準(zhǔn)備。
  科學(xué)家已經(jīng)研制出了利用葉綠體制氫的裝置,用1g葉綠素在1h內(nèi)可以生成1L的氫氣。通常經(jīng)過生物法制備的氫氣需要進(jìn)一步純化處理,生物法制得的氫氣含量通常為60%~90%(體積分?jǐn)?shù)),氣體中可能混有CO2、CO好水蒸氣等,可以采用傳統(tǒng)的化工方法去除混在其中的雜質(zhì),如利用50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))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(zhì)氫氣就是以碳水化合物為供氫體,利用光合細(xì)菌或厭氧細(xì)菌來制備氫氣,并用微生物載體、包埋劑等細(xì)菌固定化手段將細(xì)菌固定下來,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)氫。根據(jù)生物在制氫過程中是否需要陽(yáng)光,將生物質(zhì)制氫的方法分為兩類:光合生物制氫和生物發(fā)酵制氫。
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