剩余污泥与蓝藻联合发酵制氢及氢燃料电池构建
发布时间：2021-03-31 18:19
随着经济的飞速发展,能源需求量增大,可再生能源受到广泛关注。氢气作为清洁可再生能源之一,其研究成为了热点领域。传统的制氢技术成本较高,且在制氢过程中会对环境造成二次污染,而厌氧发酵制氢技术利用微生物代谢将有机物转化为氢气,对环境无污染,在获取清洁能源的同时有效消纳有机固废污染物,实现其处理的减量化、无害化、资源化。本文以剩余污泥与蓝藻中的典型藻类螺旋藻为研究对象,首先,选取预处理方式（热处理、酸处理、碱处理）,预处理时间以及固液比设计三因素三水平正交实验,研究不同螺旋藻的预处理方式对还原糖产量的影响,优化得出最佳的螺旋藻预处理方式;其次,联合螺旋藻与剩余污泥进行厌氧发酵,通过分析产氢量、产氢率、发酵底物的液相末端产物以及微生物群落结构,探究不同混合比、不同初始pH以及不同发酵温度对联合发酵产氢的影响,优化联合发酵产氢条件,并为氢燃料电池提供燃料,研究氢燃料电池的产电特性。结果表明,不同的预处理方式均对以螺旋藻为原料的还原糖产量有一定的影响,其中碱处理效果最好,当预处理pH为11.0,预处理时间为24h,固液比为1:20时,还原糖产量最大,为2.34mg/L。联合剩余污泥与经碱预处理后的...
【文章来源】：厦门理工学院福建省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１氢燃料电池的反应过程??氢气的来源是非常丰富的，常见的氢气制备方法是对蒸馏水进行电解、天然??
４．９％，联产工艺在一定程度上提高了煤的转化效率。??１．２丄２甲醇制氢??甲醇制氢技术是合成甲醇的逆过程，主要有三种方式，分别是通过甲醇蒸汽??转化制氢技术；利用先进的甲醇蒸气重整－变压吸附技术制取氢气和富含二氧化??碳的混合气体，再进一步处理，最后获取氢气；以及化学物质甲醇部分的氧化过??程得到氢气［９］。??（１）甲醇蒸汽转化制氢技术??当达到３０（ＴＣ的温度环境时，甲醇将发生裂解，在催化剂的作用下会催化裂??解生成一氧化碳和氢气的过程，同时可能伴有甲酸甲酯的产物，流程图如图１－２。??目前常用的催化剂主要是铜和镍［１（）］。单伟伟［１１］等人研宄了不同催化剂制备方法对??甲醇裂解制氢的影响，结果表明在２６０°Ｃ，２ＭＰａ，为０．９１Ｖ１的条件下，蒸??氨法制备的ＳＡＭ催化剂效果最为显著，氢气的转化率可达９３％。??导热油炉?原料汽化器?裂解反应器?水洗塔??：?３ａ?ｐｎ??￣￣Ｋ｜）￣￣－ｆｆ?＾０??Ｍ＿ｌ?＾气??胃热麵环泵?ｌｒ｜｜?１?Ｔ?Ｔ??ｉ?ＶＰＳＡ脱碳?ＰＳＡ提塞??ＨＪ醇?＾?脱盐水??甲醇泵反应器／原料换热器?ｔ脱盘水泵??图１－２?｜甲烷裂解制氢流程??３??
化剂的活性，实验结果表明，硼可以提高Ｃｕ／Ｚｎ／Ａｌ催化剂的活性，??在２５０°Ｃ，水和甲醇比为３，空速为９０００ｍＬ／（ｇ，ｈ）时，甲醇转化率为９３％，催化??剂在１０２?ｈ后仍未失活＾当前通过这种方式得到的氢能源制备的电池己经广泛的??使用一些交通工具中，比如公交车、出租车等等［１３］。??甲醇和水混合??甲醇，水?１?蒸汽?????？蒸发器?＾靈反应器一??“??直寧电?「高—斗电池｜?思气??ＤＣ??未反应完全的气体———???叫燃晓室￣？尾气晶氧??图１－３甲醇水蒸气重整制氢??（３）化学物质甲醇部分的氧化过程得到氢气??甲醇内部一部分发生氧化反应会对外产生热量，这可以大大提升实际利用??的能源部分在所有能源中占的比重，能够有效减少制氢过程中的各项生产费用。??但是该工艺还在探索研究过程中。??１．２．１．３化工副产物制氢??该工艺是制造业在产能阶段，氢气只是其众多产物中的一种副产物，比如在??石油化工中的重整过程、丙烷在一定的反应条件下脱氢、焦炉气的燃烧以及氯碱??工业等等过程均能生成氢气。在石油化工重整过程中产生的氢气可以应用在加氢??裂化装置，进行石油产品的精致改质，疼善油品的质量。除此以外的其他生产阶??段过程中产生的氢气，大部分都将其作为燃料进行使用７也有的直接流放于空气??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢燃料电池汽车的产业化发展研究[J]. 高鹏然. 化工设计通讯. 2020(04)
[2]化石原料制氢技术发展现状与经济性分析[J]. 黄格省,李锦山,魏寿祥,杨延翔,周笑洋. 化工进展. 2019(12)
[3]煤发酵联产氢气-甲烷过程液相产物变化及其机制[J]. 夏大平,张怀文,黄松,董志伟,苏现波. 煤炭学报. 2019(10)
[4]B改性CuZnAlOx催化剂对甲醇水蒸气重整制氢性能的研究[J]. 卢培静,蔡夫锋,张军,刘予宇,孙予罕. 燃料化学学报. 2019(07)
[5]催化剂制备方法对甲醇裂解制氢的影响[J]. 单伟伟,常苏杰,徐晨阳,李浩烈,申曙光. 天然气化工（C1化学与化工）. 2019(01)
[6]甲醇制氢应用于氢燃料电池车的可行性及其发展前景[J]. 庆绍军,侯晓宁,李林东,张磊,陈凯华,高志贤,樊卫斌. 能源与节能. 2019(02)
[7]加氢站用化工副产氢气潜力分析[J]. 徐如辉. 节能. 2019(02)
[8]Community structure and elevational diversity patterns of soil Acidobacteria[J]. Yuguang Zhang,Jing Cong,Hui Lu,Guangliang Li,Yuanyuan Qu,Xiujiang Su,Jizhong Zhou,Diqiang Li. Journal of Environmental Sciences. 2014(08)
[9]反相高效液相色谱测定厌氧反应上清液中挥发性脂肪酸[J]. 孙绪顺,褚春凤,李春杰. 净水技术. 2009(05)
[10]盐泽螺旋藻的生长及放氢的实验研究[J]. 李全顺,徐成海,贾庆舒,彭润玲. 沈阳大学学报. 2009(04)
硕士论文
[1]蓝藻发酵联产氢气和甲烷的机理研究[D]. 张明辉.浙江大学 2011
本文编号：3111868
【文章来源】：厦门理工学院福建省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１氢燃料电池的反应过程??氢气的来源是非常丰富的，常见的氢气制备方法是对蒸馏水进行电解、天然??
４．９％，联产工艺在一定程度上提高了煤的转化效率。??１．２丄２甲醇制氢??甲醇制氢技术是合成甲醇的逆过程，主要有三种方式，分别是通过甲醇蒸汽??转化制氢技术；利用先进的甲醇蒸气重整－变压吸附技术制取氢气和富含二氧化??碳的混合气体，再进一步处理，最后获取氢气；以及化学物质甲醇部分的氧化过??程得到氢气［９］。??（１）甲醇蒸汽转化制氢技术??当达到３０（ＴＣ的温度环境时，甲醇将发生裂解，在催化剂的作用下会催化裂??解生成一氧化碳和氢气的过程，同时可能伴有甲酸甲酯的产物，流程图如图１－２。??目前常用的催化剂主要是铜和镍［１（）］。单伟伟［１１］等人研宄了不同催化剂制备方法对??甲醇裂解制氢的影响，结果表明在２６０°Ｃ，２ＭＰａ，为０．９１Ｖ１的条件下，蒸??氨法制备的ＳＡＭ催化剂效果最为显著，氢气的转化率可达９３％。??导热油炉?原料汽化器?裂解反应器?水洗塔??：?３ａ?ｐｎ??￣￣Ｋ｜）￣￣－ｆｆ?＾０??Ｍ＿ｌ?＾气??胃热麵环泵?ｌｒ｜｜?１?Ｔ?Ｔ??ｉ?ＶＰＳＡ脱碳?ＰＳＡ提塞??ＨＪ醇?＾?脱盐水??甲醇泵反应器／原料换热器?ｔ脱盘水泵??图１－２?｜甲烷裂解制氢流程??３??
化剂的活性，实验结果表明，硼可以提高Ｃｕ／Ｚｎ／Ａｌ催化剂的活性，??在２５０°Ｃ，水和甲醇比为３，空速为９０００ｍＬ／（ｇ，ｈ）时，甲醇转化率为９３％，催化??剂在１０２?ｈ后仍未失活＾当前通过这种方式得到的氢能源制备的电池己经广泛的??使用一些交通工具中，比如公交车、出租车等等［１３］。??甲醇和水混合??甲醇，水?１?蒸汽?????？蒸发器?＾靈反应器一??“??直寧电?「高—斗电池｜?思气??ＤＣ??未反应完全的气体———???叫燃晓室￣？尾气晶氧??图１－３甲醇水蒸气重整制氢??（３）化学物质甲醇部分的氧化过程得到氢气??甲醇内部一部分发生氧化反应会对外产生热量，这可以大大提升实际利用??的能源部分在所有能源中占的比重，能够有效减少制氢过程中的各项生产费用。??但是该工艺还在探索研究过程中。??１．２．１．３化工副产物制氢??该工艺是制造业在产能阶段，氢气只是其众多产物中的一种副产物，比如在??石油化工中的重整过程、丙烷在一定的反应条件下脱氢、焦炉气的燃烧以及氯碱??工业等等过程均能生成氢气。在石油化工重整过程中产生的氢气可以应用在加氢??裂化装置，进行石油产品的精致改质，疼善油品的质量。除此以外的其他生产阶??段过程中产生的氢气，大部分都将其作为燃料进行使用７也有的直接流放于空气??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢燃料电池汽车的产业化发展研究[J]. 高鹏然. 化工设计通讯. 2020(04)
[2]化石原料制氢技术发展现状与经济性分析[J]. 黄格省,李锦山,魏寿祥,杨延翔,周笑洋. 化工进展. 2019(12)
[3]煤发酵联产氢气-甲烷过程液相产物变化及其机制[J]. 夏大平,张怀文,黄松,董志伟,苏现波. 煤炭学报. 2019(10)
[4]B改性CuZnAlOx催化剂对甲醇水蒸气重整制氢性能的研究[J]. 卢培静,蔡夫锋,张军,刘予宇,孙予罕. 燃料化学学报. 2019(07)
[5]催化剂制备方法对甲醇裂解制氢的影响[J]. 单伟伟,常苏杰,徐晨阳,李浩烈,申曙光. 天然气化工（C1化学与化工）. 2019(01)
[6]甲醇制氢应用于氢燃料电池车的可行性及其发展前景[J]. 庆绍军,侯晓宁,李林东,张磊,陈凯华,高志贤,樊卫斌. 能源与节能. 2019(02)
[7]加氢站用化工副产氢气潜力分析[J]. 徐如辉. 节能. 2019(02)
[8]Community structure and elevational diversity patterns of soil Acidobacteria[J]. Yuguang Zhang,Jing Cong,Hui Lu,Guangliang Li,Yuanyuan Qu,Xiujiang Su,Jizhong Zhou,Diqiang Li. Journal of Environmental Sciences. 2014(08)
[9]反相高效液相色谱测定厌氧反应上清液中挥发性脂肪酸[J]. 孙绪顺,褚春凤,李春杰. 净水技术. 2009(05)
[10]盐泽螺旋藻的生长及放氢的实验研究[J]. 李全顺,徐成海,贾庆舒,彭润玲. 沈阳大学学报. 2009(04)
硕士论文
[1]蓝藻发酵联产氢气和甲烷的机理研究[D]. 张明辉.浙江大学 2011
本文编号：3111868
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