光合生物制氢与质子交换膜燃料电池的适配性研究
发布时间：2021-04-24 16:15
光合生物产氢技术利用细菌发酵生产氢气,已成为一项热门的绿色能源技术,拥有无限广阔的前景。使用质子交换膜燃料电池可将氢能高效无污染地转换为电能。若两者可结合使用,必将成为一种绿色环保高效的发电方式。本文研究了光合生物制氢设备在不同水力滞留时间下的产氢效果,并以最佳产氢效果所对应的水力滞留时间为依据,使用此水力滞留时间对应的产氢速率和氢气浓度选用对应的氢气-二氧化碳混合气体驱动燃料电池并进行输出分析。光合生物制氢实验使用葡萄糖作为底物,选用HAU-M1型菌种,使用有效体积为1 m3的连续式折流板生物制氢反应器,选用水力滞留时间为12 h、24 h、36 h、48 h、60 h,对应流量分别为2 m3/d、1m3/d、0.67 m3/d、0.5 m3/d和0.4 m3/d。燃料电池输出性能研究选用最大输出功率为80 W的质子交换膜燃料电池堆、可调电子负载、电磁阀以及相关控制电路,并使用40-60%的氢气-二氧化碳混合气体驱动,依照实验结果将燃料电池与连续式光合生物制氢装置进行适配。实验结果表明:1)光合生物制氢实验中,在水力滞留时间为12～60 h时,产氢速率的变化范围为0.52～1.16 ...
【文章来源】：河南农业大学河南省
【文章页数】：41 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 生物燃料及生物制氢
1.2.1 生物燃料的分类
1.2.2 生物制氢技术
1.2.3 影响光合生物制氢的主要因素
1.3 燃料电池
1.3.1 燃料电池的分类
1.3.2 氢燃料电池的技术
1.4 研究目的与意义
2 水力滞留时间对光合生物制氢的影响
2.1 材料与方法
2.1.1 菌种的选用
2.1.2 实验设计
2.2 水力滞留时间对产氢效果的影响
2.2.1 水力滞留时间对产氢速率的影响
2.2.2 水力滞留时间对产氢浓度的影响
2.2.3 水力滞留时间对pH值的影响
2.2.4 水力滞留时间对生物量的影响
2.2.5 水力滞留时间对还原糖浓度的影响
2.3 使用FLUENT软件进行反应器流场分析
2.3.1 使用AUTOCAD和ICEMCFD对反应器进行有限元建模
2.3.2 使用FLUENT软件进行流场模拟分析
3 燃料电池在使用对应的输出性能
3.1 材料与方法
3.1.1 燃料电池的原理
3.1.2 实验设计与实验器材
3.2 燃料电池在非纯氢输入下的性能分析
3.2.1 纯氢负载测试
3.2.2 燃料电池通入60%氢气的性能分析
3.2.3 燃料电池通入40%氢气的性能分析
3.2.4 不同功率对应流量分析
4 结论和建议
4.1 实验结论
4.2 存在不足与建议
参考文献
ABSTRACT
【参考文献】：
期刊论文
[1]固体氧化物燃料电池技术发展概述及应用分析[J]. 仙存妮. 电器工业. 2019(03)
[2]“十一五”以来中国对世界节能减排贡献的研究[J]. 赵洁玉,刘哲,刘然,岳高,俞维平,蒋浩. 能源与环境. 2019(01)
[3]国内外氢燃料电池汽车发展状况与未来展望[J]. 储鑫,周劲松,刘东华,周康宁. 汽车实用技术. 2019(04)
[4]多段内循环厌氧反应器的气液流场及处理低浓度屠宰废水的研究[J]. 吴秉奇,段美娟,周振,刘淑杰,陈福明,刘旭. 工业用水与废水. 2019(01)
[5]加氢3分钟,续航700公里 “氢”有望掀开新能源车第二篇章[J]. 姚冬琴,谢玮. 中国经济周刊. 2019(04)
[6]质子交换膜燃料电池关键材料的研究现状与进展[J]. 贾双珠,李会勇,李长安,解田,周静. 化工新型材料. 2019(02)
[7]质子交换膜燃料电池铂基合金催化剂研究进展[J]. 沈丹丹,林瑞. 世界有色金属. 2018(21)
[8]Fluent软件在化工设备模拟中的应用[J]. 曹钰,耿世伟,李沪萍,罗康碧,苏毅,梅毅. 化学工业与工程. 2019(04)
[9]燃料电池汽车研究现状与动力总成方案解析[J]. 攸连庆,李岩,邢涛. 汽车与配件. 2019(01)
[10]人工制氢及氢工业在我国“能源自主”中的战略地位[J]. 邹才能,张福东,郑德温,孙粉锦,张金华,薛华庆,潘松圻,赵群,赵永明,杨智. 天然气工业. 2019(01)
博士论文
[1]我国农业废弃物新型能源化开发利用研究[D]. 左旭.中国农业科学院 2015
硕士论文
[1]瓜果类生物质光合细菌产氢试验研究[D]. 路朝阳.河南农业大学 2015
本文编号：3157669
【文章来源】：河南农业大学河南省
【文章页数】：41 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 生物燃料及生物制氢
1.2.1 生物燃料的分类
1.2.2 生物制氢技术
1.2.3 影响光合生物制氢的主要因素
1.3 燃料电池
1.3.1 燃料电池的分类
1.3.2 氢燃料电池的技术
1.4 研究目的与意义
2 水力滞留时间对光合生物制氢的影响
2.1 材料与方法
2.1.1 菌种的选用
2.1.2 实验设计
2.2 水力滞留时间对产氢效果的影响
2.2.1 水力滞留时间对产氢速率的影响
2.2.2 水力滞留时间对产氢浓度的影响
2.2.3 水力滞留时间对pH值的影响
2.2.4 水力滞留时间对生物量的影响
2.2.5 水力滞留时间对还原糖浓度的影响
2.3 使用FLUENT软件进行反应器流场分析
2.3.1 使用AUTOCAD和ICEMCFD对反应器进行有限元建模
2.3.2 使用FLUENT软件进行流场模拟分析
3 燃料电池在使用对应的输出性能
3.1 材料与方法
3.1.1 燃料电池的原理
3.1.2 实验设计与实验器材
3.2 燃料电池在非纯氢输入下的性能分析
3.2.1 纯氢负载测试
3.2.2 燃料电池通入60%氢气的性能分析
3.2.3 燃料电池通入40%氢气的性能分析
3.2.4 不同功率对应流量分析
4 结论和建议
4.1 实验结论
4.2 存在不足与建议
参考文献
ABSTRACT
【参考文献】：
期刊论文
[1]固体氧化物燃料电池技术发展概述及应用分析[J]. 仙存妮. 电器工业. 2019(03)
[2]“十一五”以来中国对世界节能减排贡献的研究[J]. 赵洁玉,刘哲,刘然,岳高,俞维平,蒋浩. 能源与环境. 2019(01)
[3]国内外氢燃料电池汽车发展状况与未来展望[J]. 储鑫,周劲松,刘东华,周康宁. 汽车实用技术. 2019(04)
[4]多段内循环厌氧反应器的气液流场及处理低浓度屠宰废水的研究[J]. 吴秉奇,段美娟,周振,刘淑杰,陈福明,刘旭. 工业用水与废水. 2019(01)
[5]加氢3分钟,续航700公里 “氢”有望掀开新能源车第二篇章[J]. 姚冬琴,谢玮. 中国经济周刊. 2019(04)
[6]质子交换膜燃料电池关键材料的研究现状与进展[J]. 贾双珠,李会勇,李长安,解田,周静. 化工新型材料. 2019(02)
[7]质子交换膜燃料电池铂基合金催化剂研究进展[J]. 沈丹丹,林瑞. 世界有色金属. 2018(21)
[8]Fluent软件在化工设备模拟中的应用[J]. 曹钰,耿世伟,李沪萍,罗康碧,苏毅,梅毅. 化学工业与工程. 2019(04)
[9]燃料电池汽车研究现状与动力总成方案解析[J]. 攸连庆,李岩,邢涛. 汽车与配件. 2019(01)
[10]人工制氢及氢工业在我国“能源自主”中的战略地位[J]. 邹才能,张福东,郑德温,孙粉锦,张金华,薛华庆,潘松圻,赵群,赵永明,杨智. 天然气工业. 2019(01)
博士论文
[1]我国农业废弃物新型能源化开发利用研究[D]. 左旭.中国农业科学院 2015
硕士论文
[1]瓜果类生物质光合细菌产氢试验研究[D]. 路朝阳.河南农业大学 2015
本文编号：3157669
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