生物能利用进展(制乙醇发电和制氢)

生物制氢技术现状及其发展潜力

生物制氢技术现状及其发展潜力引言：随着人类对清洁能源需求的不断增加，生物制氢技术作为一种潜在的可再生能源解决方案，备受关注。

本文将探讨生物制氢技术的现状以及其未来的发展潜力。

一、生物制氢技术的现状1. 生物制氢技术的基本原理生物制氢技术是利用微生物通过发酵过程产生氢气。

这些微生物可以利用有机物质，如葡萄糖或纤维素等，通过酶的作用将其转化为氢气和二氧化碳。

这一过程被称为发酵产氢。

2. 目前已知的发酵产氢微生物目前已知有多种微生物可以用于发酵产氢，包括厌氧菌类、光合菌类和产氢细菌等。

这些微生物具有不同的特性和适应环境的能力，可以在不同的条件下产生氢气。

3. 生物制氢技术的优势和挑战生物制氢技术相比传统的化学制氢方法具有以下优势：可再生、清洁、低碳排放。

然而，生物制氢技术也面临一些挑战，如微生物的培养和维持、产氢效率的提高以及废水处理等问题。

二、生物制氢技术的发展潜力1. 生物制氢技术在能源领域的应用前景生物制氢技术可以用于替代传统的化石燃料，成为未来能源的重要来源之一。

利用生物制氢技术产生的氢气可以用于发电、交通运输等领域，实现能源的清洁和可持续发展。

2. 生物制氢技术的创新和改进随着科学技术的不断进步，生物制氢技术也在不断创新和改进。

研究人员正在开发新的微生物菌株，改进发酵产氢的效率和稳定性。

此外，一些新的方法和技术，如基因工程、微生物群落工程等，也被应用于生物制氢技术的改进中。

3. 生物制氢技术与其他能源技术的结合生物制氢技术可以与其他能源技术相结合，形成多能源系统。

例如，将生物制氢技术与太阳能、风能等可再生能源相结合，可以实现能源的互补和稳定供应。

4. 生物制氢技术在环保领域的意义生物制氢技术的发展不仅可以解决能源问题，还可以减少环境污染和温室气体排放。

生物制氢技术可以将废弃物和废水转化为有用的能源，从而实现废物资源化和环境保护的双重目标。

结论：生物制氢技术作为一种可持续发展的能源解决方案，具有巨大的发展潜力。

生物质能的资源利用与技术进展

生物质能的资源利用与技术进展在当今全球能源需求不断增长，传统能源逐渐枯竭，环境问题日益严峻的背景下，生物质能作为一种可再生、清洁的能源，受到了广泛的关注和研究。

生物质能来源于有机物，包括植物、动物及其排泄物、垃圾和有机废水等。

它的资源丰富，分布广泛，具有巨大的开发利用潜力。

生物质能的资源利用形式多种多样。

其中，生物质发电是较为常见的一种方式。

通过直接燃烧生物质或者利用生物质气化技术产生可燃气体，驱动涡轮机发电。

这种方式不仅能够有效地利用生物质资源，还能减少对传统化石燃料的依赖，降低温室气体排放。

例如，在一些农业发达的地区，利用农作物秸秆进行发电，既解决了秸秆处理的难题，又为当地提供了电力。

生物液体燃料也是生物质能利用的重要领域。

生物乙醇和生物柴油是目前应用较为广泛的两种生物液体燃料。

生物乙醇通常由富含糖分的农作物，如甘蔗、玉米等发酵制成。

而生物柴油则可以通过植物油或动物脂肪的酯交换反应获得。

这些生物液体燃料可以与传统的汽油、柴油混合使用，或者直接作为替代燃料，应用于交通运输领域。

随着技术的不断进步，生物液体燃料的性能和成本逐渐优化，其市场份额也在不断扩大。

此外，生物质还可以用于生产生物沼气。

通过厌氧发酵，将有机废弃物如畜禽粪便、餐厨垃圾等转化为甲烷为主的生物沼气。

生物沼气不仅可以用于发电和供热，还可以作为居民生活用气。

在一些农村地区，沼气池的建设和应用，为解决农村能源问题和改善环境卫生发挥了重要作用。

在生物质能的技术进展方面，也取得了一系列显著的成果。

生物质气化技术不断完善，提高了气化效率和气体品质，降低了污染物排放。

新型的催化气化技术和高温等离子体气化技术的研发，为生物质能的高效转化开辟了新的途径。

生物质热解技术也得到了快速发展。

通过控制热解条件，可以获得不同品质的生物油、生物炭和可燃性气体。

生物油经过进一步精炼，可以作为燃料或化工原料使用；生物炭具有良好的吸附性能和土壤改良作用；可燃性气体则可用于发电或供热。

化学工程中的生物质能源利用技术

化学工程中的生物质能源利用技术随着全球经济的不断发展和人口的不断增长，化石燃料资源日益枯竭。

如何利用可再生的生物质能源已成为全球范围内的热门话题。

化学工程是利用化学、物理等原理和技术，在工业生产过程中将原材料转化成有用的化学品，具有广阔的应用前景。

本文将讨论生物质能源在化学工程中的利用技术。

一、生物质能源的种类生物质能源是指可再生性质的从生物体（植物、动物及其废弃物）所得到的能量。

根据其来源、成分和性质，可以将生物质能源分为以下几种：1.生物质原料：指从植物中提取的可用能源，如木材、秸秆、草等。

2.生物质废弃物：指农业、林业、动物饲养等过程中产生的废弃物，如杂草、秸秆、动物粪便等。

3.剩余生物质：指由植物制造过程中产生的过剩或废弃物，如木材加工中的锯屑、树皮、废弃纤维等。

4.生物质液体燃料：是指通过生物技术手段将生物物质进行转化，得到的生物柴油、生物乙醇等液体燃料。

二、生物质能源在化学工程中的应用1.生物质热化学转化技术生物质热化学转化技术是指在高温和高压的情况下，将生物质通过碳氢氧的气化反应，转化成一种气体混合物，即合成气（syngas）。

合成气主要含有CO、H2等气体，可用于火力发电和燃气发动机中，进而提供能源。

在此基础上，进一步开发出了生物质气化制油技术、生物质气化制氢技术、生物质气化制甲醇技术等，将生物质转化成多种化工原料和能源，实现了可持续利用。

2.生物质生物化学转化技术生物质生物化学转化技术是指利用微生物在自然环境中分解和转化生物质成分的能力，制备生物质液态燃料和化学品。

其主要技术包括生物质发酵制乙醇技术、生物法制备生物柴油技术、生物质热压裂解技术等。

生物质发酵制乙醇技术是利用微生物对生物质进行酶解、发酵过程，生产乙醇。

该技术既可利用食用、淀粉类物质进行发酵，也可利用纤维素类物质进行发酵，适用范围广，但产量和工艺还需继续提高。

生物法制备生物柴油技术是通过生物法将生物质中的油脂和蛋白质转化成直链烷基脂肪酸甲酯，常见的微生物有黄酮单胞菌、环栅棒菌等。

生物制氢的研究进展

生物制氢的研究进展氢气是高效、清洁、可再生的能源，在全球能源系统的持续发展中将起到显著作用，并将对全球生态环境产生巨大的影响。

氢本身是可再生的，在燃烧时只生成水，不产生任何污染物，甚至也不产生COZ，可以实现真正的“零排放”。

此外，氢与其它含能物质相比，还具有一系列突出的优点。

氢的能量密度高，是普通汽油的2.68倍；用于贮电时，其技术经济性能目前已有可能超过其它各类贮电技术；将氢转换为动力，热效率比常规化石燃料高30－60％，如作为燃料电池的燃料，效率可高出一倍；氢适于管道运输，可以和天然气输送系统共用；在各种能源中，氢的输送成本最低，损失最小，优于输电。

氢与燃料电池相结合可提供一种高效、清洁、无传动部件、无噪声的发电技术。

小型的低温固体离子交换膜燃料电池可用在汽车和火车机车上；氢也能直接作为发动机的燃料，日本已开发了几种型号的轻能车。

预计到21世纪初，燃氢发动机将在汽车、机车、飞机等交通工具的应用中实现商业化。

氢能作为“二次能源”，国际上的氢能制备来自于矿石燃料、生物质和水工艺主要有电解制氢、热解制氢、光化制氢、放射能水解制氢、等离子电化学法制氢和生物制氢等。

在这些方法中，90％都是通过天然的碳氢化合物一天然气、煤、石油产品中提取出来的。

除了生物制氢技术外，其它的制氢技术都要消耗大量的化石能源，而且也要在生产过程中造成环境污染，所以采用生物制氮技术，减少环境污染，节约不可再生能源，可能成为未来能源制备技术的主要发展方向之一。

1、生物制氢技术的发展早在19世纪，人们就已经认识到细菌和藻类具有产生分子氢的特性。

20世纪70年代的石油危机使各国政府和科学家意识到急需寻求替代能源，生物制氢第一次被认为具有实用的可能，自此，人们才从获取氢能的角度进行各种生物氢来源和产氢技术的研究。

当今世界所面临的能源与环境的双重压力，使生物制氢研究再度兴起。

各种现代生物技术在生物产氢领域的应用，大大推进了生物制氢技术的发展。

生物能源技术的发展历程

生物能源技术的发展历程生物能源技术是利用生物物质转化为可再生能源的一种环保能源技术。

随着人类对于环保能源需求的不断增加，生物能源技术也得到了越来越多的关注和应用。

本文将介绍生物能源技术的发展历程。

一、生物质能源的利用生物质能源是指利用植物、动物等生物体或其代谢废物来制取燃料、发电等能源形式。

早在几百年前，人们就开始利用生物质能源作为生活和工作中的燃料。

例如，以木材为燃料的壁炉和火炉是人类最早的取暖方式；而动物粪便则被用来施肥和制造燃料。

生物质能源的利用通过对生物质的热化学变化进行掌控，实现了能源的高效利用。

二、生物质制氢技术的发展生物质制氢技术是将生物物质转化为氢气，用做清洁能源的一种技术。

近年来，随着能源危机和环保意识的不断提高，生物质制氢技术的研究也得到越来越多的关注。

最早的生物质制氢技术是利用微生物的代谢反应将有机物质转化为氢气。

而后，人们利用生物质的焚烧产生的热能来促进生物质制氢的反应，并通过加入催化剂等手段提高了生物质制氢的效率。

现今，人们通过改进和完善这些技术，进一步提高了生物质制氢的效率和可持续性。

三、生物质发电技术的发展生物质发电技术是将生物质通过热化学或生物化学反应转化为电能的一种技术。

相较于化石燃料发电方式，生物质发电技术具有更为环保、可再生的特点，能够有效减少环境污染。

最早的生物质发电技术是通过传统燃烧方式发电，但这种方式效率较低并且污染环境。

随后，人们开发出了气化和液化等无烟无臭的生物质发电技术，并通过改进材料及反应技术降低了生物质发电的成本和能耗，使其成为一种更加可持续、更加环保的清洁能源。

四、生物质液化技术的发展生物质液化技术是将生物质转化为燃料油、生物柴油等高效可再生清洁能源的一种技术。

生物质液化技术的优点在于不同生物质能在同一过程中获得最高的利用率，并产生高密度的节能生物燃料。

最早的生物质液化技术是通过热化学气化反应，将生物质转化为液态能源。

而后，人们利用湿法化学和生物化学方法，将生物质转化为燃料油、生物柴油等可持续生物能源，并实现了清洁利用。

生物质制氢技术及其研究进展

生物质制氢技术及其研究进展张晖;刘昕昕;付时雨【摘要】在制浆造纸、生物炼制以及农业生产过程中,会产生许多生物质下脚料或废弃物,通过制氢技术可将这些废弃物转化再利用.以生物质为原料来制取氢气具有节能、环保、来源丰富的优点,主要包括化学法与生物法.化学法又细分为气化法、热解重整法、超临界水转化法以及其他化学转化方法.生物法可细分为光解水制氢、光发酵制氢、暗发酵制氢以及光暗耦合发酵制氢.本文对多种生物质制氢方法及原理进行总结,对各种方法的优缺点进行对比,介绍了近年来生物质制氢技术的研究进展,最后对生物质制氢的发展提出展望.【期刊名称】《中国造纸》【年(卷),期】2019(038)007【总页数】7页(P68-74)【关键词】氢气;生物质;气化;热解;发酵【作者】张晖;刘昕昕;付时雨【作者单位】华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640;华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640;华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640【正文语种】中文【中图分类】TS79;TQ51随着制浆造纸、生物炼制产能的提高，工农废弃物排放量逐渐增加。

在制浆造纸中，这些废弃物包括制浆备料废渣、碎浆筛浆排渣、机械分切下脚料以及污水处理产生的富含有机质的造纸污泥[1]。

在农业生产、城市绿化及生物炼制中，同样存在着大量生物质剩余废弃物[2]。

生活中，以木质纤维为原料的用品种类繁多,如纸杯、纸盘、纸基包装等。

这类废弃物虽具备环境友好的特点，但是降解需要时间，将其废弃会对环境产生影响，并造成生物质资源的浪费[3]。

如何将这些废弃物资源化利用是亟待解决的问题。

近年来，以生物质为基础的制氢技术逐步发展，为生物质废弃物的转化利用提供了新途径。

1 氢气及生物质制氢氢气无毒、质轻、燃烧性良好，在传统燃料中热值最高，是公认的清洁能源，其开发利用有助于解决能源危机与环境污染问题，受到研究者们广泛关注[4]。

生物质能源的利用方法及发展趋势

生物质能源的利用方法及发展趋势2013级博士研究生王波指导老师；陈新德生物质能源是蕴藏在生物质中的能量,是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。

生物质能源具有燃烧容易、污染少、灰分较低等优点,是可再生的清洁能源。

目前所使用的化石能源导致环境污染日益严重,是造成臭氧层破坏、全球气候变暖、酸雨等灾难性后果的直接因素,而且地球上现存的化石燃料按消费量推算,在今后50～80年将最终消耗殆尽。

根据生物学家估算,地球上每年生长的生物能总量约1400～1800 亿吨(干重),相当于目前世界总能耗的10倍。

我国的生物质能源也极为丰富,现在每年农村中的秸秆量约6.5亿吨,到2010年将达7.26亿吨,相当于5亿吨标准煤。

因此,利用生物质能源取代化石能源是解决能源问题的良好途径,发展林业生物质能源,凸显国家战略,是我国生物质能源发展的战略重点和优势。

生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。

有许多国家都制定了相应的开发研究计划,包括日本的阳光计划、巴西的酒精能源计划、印度的绿色能源工程、美国的生物质产业发展路线图等发展计划。

生物质能源可以通过热化学转换技术、物理化学转换技术和生物转换技术制取沼气、燃料乙醇、生物柴油、发电等。

我国政府高度重视生物质能源的开发与利用。

早在1992年国务院批准的《中国环境发展十大对策》中就明确提出,要“因地制宜地开发利用和推广太阳能、风能、地热能、生物质能等新能源”。

目前有的生物质能源产业化技术主要包括以下几个方面。

一、沼气利用技术、沼气利用技术指将畜禽粪便、高浓度有机废水、生活垃圾等通过厌氧发酵生成以甲烷为主的沼气的技术，同时生成沼液、沼渣可作为有机肥施用于农田。

沼气是热值较高的洁净可燃气，可用作生活和工业燃料或发电，是很好的无公害能源，沼气工程建设可带来环境效益。

目前沼气技术在利用中存在有异味、二次污染等难题，另外，我国多数对沼液、沼渣工业化生产有机肥的研究停留在田间施用方法、施用效果上，缺少工程处理及转化为附加值更高的有机肥的方法；在温度较低的北方地区，沼气系统陷入启动难、维护难、微生物选育难的境地，所以该技术虽然已是产业化技术，但在使用率和技术推广工作上仍存在一定的障碍。

生物质能制氢方法原理和经济性

生物质能制氢方法原理和经济性导读：1、生物质制氢气方法；2、生物质生物发酵制氢原理；3、光合细菌产氢示意图；4、黑暗厌氧发酵产氢示意图；5、生物制氢应用到工业中的经济性。

生物质是一种复杂的材料，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，以及少量的单宁酸、脂肪酸、树脂和无机盐。

这种可再生的原材料具有很大的潜力，可用于发电和生产高附加值化学品。

生物质能源作为一种新型可再生能源用于制氢，是绿色氢气的重要来源。

生物质制氢的主要途径为生物质发电，然后用电解水制氢；或者生物质发酵制氢；或者用生物质化工热裂解制氢；还可以利用生物质制成乙醇，再进行乙醇重整制氢。

可表示为表4-2。

表4-2生物质制氢气方法生物质发电，再用此电电解水制氢，与通常的电解水制氢并无不同。

这里主要介绍生物质生化发酵制氢、生物质化工热裂解制氢和生物质制乙醇、乙醇制氢。

生物质生物发酵制氢原理根据所用的微生物、产氢底物及产氢机理，生物制氢可以分为3种类型：①绿藻和蓝细菌(也称为蓝绿藻)在光照、厌氧条件下分解水产生氢气，通常称为光解水产氢或蓝、绿藻产氢；②光合细菌在光照、厌氧条件下分解有机物产生氢气，通常称为光解有机物产氢、光发酵产氢或光合细菌产氢；③细菌在黑暗、厌氧条件下分解有机物产生氢气，通常称为黑暗(暗)发酵产氢或叫发酵细菌产氢。

(1)光解水产氢(蓝、绿藻产氢)蓝细菌和绿藻的产氢在厌氧条件下，通过光合作用分解水产生氢气和氧气，所以通常也称为光分解水产氢途径。

其作用机理和绿色植物光合作用机理相似，这一光合系统中，具有两个独立但协调起作用的光合作用中心：接收太阳能分解水产生H+、电子和O2的光合系统Ⅱ(PSⅡ)以及产生还原剂用来固定CO2的光合系统I(PsI)。

PSⅡ产生的电子，由铁氧化还原蛋白(Fd)携带经由PSn和PSI到达产氢酶，H+在产氢酶的催化作用下在一定的条件下形成H2。

产氢酶是所有生物产氢的关键因素。

绿色植物由于没有产氢酶，所以不能产生氢气，这是藻类和绿色植物光合作用过程的重要区别所在，因此除氢气的形成外，绿色植物的光合作用规律和研究结论可以用于藻类新陈代谢过程分析。

生物质制氢技术的研究现状与展望

一、引言在当前全球能源形势严峻的背景下，生物质制氢技术作为一种可持续发展的新型能源技术备受关注。

本文将对生物质制氢技术的研究现状和展望进行深入探讨，帮助读者全面了解这一领域的进展。

二、生物质制氢技术概述生物质是指植物在生长过程中固定的光能，可以通过热化学和生物化学方法转化为燃料、化学品等有机化合物。

生物质制氢技术是利用生物质资源生产氢燃料的技术，其优势在于可再生、低碳排放和资源广泛。

随着能源危机和环境污染问题的日益突出，生物质制氢技术受到了广泛关注。

三、生物质制氢技术的研究现状1. 生物质气化制氢技术生物质气化是将生物质物质在高温条件下进行分解，生成一氧化碳、氢气等气体。

通过气化反应，可将生物质转化为合成气，再通过水煤气变换反应制备氢气。

目前，生物质气化制氢技术在实验室和工业化生产中取得了一定进展。

2. 微生物发酵制氢技术生物质可通过微生物发酵产生氢气，这是一种相对环保的生产方法。

随着生物技术的发展，一些特殊菌株的应用使得生物质发酵制氢技术逐渐成熟。

生物质发酵制氢技术在实验室阶段已取得了较好的效果，但在工业化应用中还存在一定的技术难题。

3. 生物质光解制氢技术生物质光解制氢技术利用太阳能作为能源，将生物质中的水分子分解为氢气和氧气。

这是一种潜在的清洁能源制备方式，其研究目前处于实验室阶段，尚未进行工业化应用。

四、生物质制氢技术的展望生物质制氢技术具有巨大的发展潜力，但在实际应用中仍然存在许多挑战。

首先是生物质资源的可持续供应问题，需要建立可持续的生物质供应链；其次是高效的氢气生产技术，需要进一步提高生产效率和降低成本；最后是氢气的应用技术，需要配套发展氢燃料电池等技术。

个人观点与理解生物质制氢技术是未来能源发展的重要方向，具有可持续发展和环境友好的特点。

我认为，在今后的研究中，应当优先考虑改进氢气生产技术，并加大对生物质资源可持续利用和环境友好性的研究。

需要政府、企业和科研机构的共同努力，推动生物质制氢技术的实际应用和商业化。

生物质制氢技术的前景与应用

生物质制氢技术的前景与应用随着全球气候变化的日益加剧，人们越来越意识到清洁能源的重要性。

其中，将生物质转换为氢燃料是一种有效的方式。

生物质制氢技术可以提供可再生能源，减少环境污染，降低能源成本，因此成为其中一种主要的清洁能源技术之一。

本文将详细介绍生物质制氢技术的前景与应用。

1. 生物质制氢技术的定义及原理生物质燃烧是目前最基本、最普遍的燃料利用方式之一。

生物质制氢技术是一种将生物质转化为氢气的方法。

其原理是使用热解或生物化学反应的方法将生物质分解为氢气、二氧化碳等物质。

这些反应在一定温度、压力和催化剂存在的条件下进行，通常通过高温热解、微生物发酵或电解等方法实现。

2. 生物质制氢技术的前景生物质制氢技术有着极其广阔的应用前景。

生物质制氢技术可以广泛应用于各种领域，如交通运输、能源储备、热水供应等。

此外，生物质制氢技术还可以用于工业生产，如石油催化转化等领域。

这种绿色能源技术是未来发展的重要方向之一。

3. 生物质制氢技术的应用随着技术的不断进步和环保意识的提高，生物质制氢技术的应用将越来越广泛。

如下是几种主要应用场景：（1）交通运输领域目前，大多数交通工具主要运用石油等化石燃料。

然而，这种传统能源不仅污染严重，而且化石燃料储量受限，价格昂贵。

使用生物质制氢技术可将生物质转化为氢气，作为一种清洁能源用于替代化石燃料，以此提升交通工具的性能和安全性。

（2）能源储备领域生物质制氢可通过将生物质转化为氢燃料以实现能源储备。

使用制氢技术将生物质进行分解和转换，有助于将能源储备转化为最终产品，可以用于发电和转向，使人们在生活中更好地使用清洁能源。

（3）热水供应领域随着城市的不断扩大和人口的不断增加，对于热水的需求也在不断增加。

使用生物质制氢技术将生物质转化为氢气，可以作为生产热水和电力的清洁能源，以此来满足人们生活和生产的需求。

4. 生物质制氢技术的推广为了推广生物质制氢技术的应用，需要扩大生产规模，降低技术成本。

生物质制氢技术的发展历史、现状及其前景

生物质制氢技术的发展历史、现状及其前景作者：祁晓东摘要：氢能以其清洁, 来源及用途广泛等优点成为最有希望的替代能源之一, 用可再生能源制氢是氢能发展的必然趋势。

由于生物质制氢具有一系列独特的优点, 它已成为发展氢经济颇具前景的研究领域之一。

生物质制氢技术可以分为两类, 一类是以生物质为原料利用热物理化学方法制取氢气, 如生物质气化制氢, 超临界转化制氢, 高温分解制氢等热化学法制氢, 以及基于生物质的甲烷、甲醇、乙醇的化学重整转化制氢等; 另一类是利用生物转化途径转换制氢, 包括直接生物光解, 间接生物光解, 光发酵, 光合异养细菌水气转移反应合成氢气, 暗发酵和微生物燃料电池等技术。

本文综述了目前主要的生物质制氢技术的特点和发展概况,介绍了国内外发展生物制氢技术的现状，并做出了21世纪发展的展望。

关键词：生物质制氢历史现状前景1、绪论氢气具有热值高( 每千克氢143MJ) 、污染物零排放的特点, 是未来大规模利用的能源形式之一。

氢能不是一次能源( 燃料) , 自然界中不存在纯氢, 只能通过其他化学物质中转化、分解、分离得到,但该过程需要耗费大量的能源。

制氢技术有很多种, 其中生物质制氢技术显得有吸引力, 它不仅可提供氢燃料, 改善燃料利用结构, 实现大气污染状况的根本好转; 且能有效利用生物质这种丰富的、经济的可再生资源, 真正实现CO2 “零排放”。

1.1、生物质制氢的概念生物质制氢，生物质通过气化和微生物催化脱氢方法制氢。

在生理代谢过程中产生分子氢过程的统称。

生物质制氢是当前最有发展前景的清洁的生物质能转换技术之一，且由于生物质是廉价的可再生制氢原料，每千克生物质可生产0.672m3的氢气，占生物质总能量的40%以上，已成为世界各国可再生能源科学技术领域的研究发展开发热点之一。

1.2、几种制氢技术的特点比较不同的国家或地区的制氢原料存在着很大的区别, 这决定了制氢工艺的不同。

制氢技术主要有以下几种方式。

生物乙醇重整制氢技术挑战与产业化

*通信作者资助项目：中国工程院战略研究与咨询项目（2022-XY-15），中国科学院生态环境研究中心“碳达峰碳中和生态环境技术专项”（RCEES-TDZ-2021-6）修改稿收到日期：2022年10月17日；预出版日期：2022年12月14日科技与社会S & T and Society 引用格式：韩雪, 贺泓, 岳国君, 等. 生物乙醇重整制氢技术挑战与产业化发展机遇. 中国科学院院刊, 2023, 38(1): 134-144, doi: 10.16418/j.issn.1000-3045.20220705001.Han X, He H, Yue G J, et al. Development opportunities and technical challenges of industrialization for hydrogen production from bio-ethanol reforming. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 2023, 38(1): 134-144, doi: 10.16418/j.issn.1000-3045.20220705001. (in Chinese)生物乙醇重整制氢技术挑战与产业化发展机遇韩雪1,2 贺泓1 岳国君3*林海龙3 刘劲松3 于斌31 中国科学院生态环境研究中心北京 1000852 有研工程技术研究院有限公司北京 1014073 国投生物科技投资有限公司北京 100034摘要生物乙醇重整制氢是氢能绿色供应的重要途径，其采用可再生能源为原料，运用成熟、高效的化工工艺，积极助力碳达峰、碳中和目标的实现。

生物乙醇是已被广泛应用的化石燃料替代品，随着纤维素乙醇技术不断进步，生物乙醇生产不再受限于淀粉基原料。

目前，生物乙醇重整能够以制氢和生物乙醇已有的产业化成果为基础，实现与现有氢能产业的快速链接。

乙醇部分氧化制氢研究进展

在ＭＣＣ和ＳＣ是可行的。ＦＯＦ
２ＰＯＥ制氢催化剂
消耗二氧化碳，物质通过微生物发酵转化为乙生
醇，后在乙醇制氢反应中放出二氧化碳，个过然整
程形成一个碳循环，ＯＣ净排放为零；外，另乙醇
高的氢气收率，而且水是一种极易获得的原料；但是这个过程能耗高、产物多、化剂易失活、副催反应速率慢。相比而言，醇部分氧化（ＯＥ）程乙Ｐ过为放热反应，应接触时间短，在高空速的状态反可
摘要：要综述了近年来乙醇部分氧化制氢领域的一些重要进展，简总结了乙醇部分氧化的热力学、化剂、催反
应机理和反应器等方面的研究结果，对乙醇制氢过程的发展前景进行展望。并
ＣＨ。和ＣＨＯＨ等，。但是Ｈ。的选择性很低，因此，ＯＥ需要添加催化剂以提高ＨＰ的选择性。
催化剂的活性和选择性主要依赖于主催化剂、载
蒸气重整（Ｒ是研究最为广泛的工艺，具有ＳＥ）它
体原料中，由生物质发酵生成的乙醇有望成为最可行的可再生氢源＿］３。生物质化见图１。王文举等ｒ从热力学角度ｇ分析了ＰＯＥ气相产物分布、碳／碳区域和最积无优操作条件，出高温、指低压和适中的氧醇比（ｏ／Ｅ的条件有利于提高Ｈ）和Ｃ的产率，ＨＯＣ、ＨＯ与Ｈ竞争Ｈ原子，导致Ｈ。率降低；产经过计算，出ＰＥ作为熔融碳酸盐燃料电池得Ｏ（Ｆ）固体氧化物燃料电池（ＯＣ的氢源ＭＣＣ和ｓＦ）是完全可行的。一般情况下，乙醇在低温下部分氧化的副产物除ＨＯ和ＣＨ外还有少量的ＣＣＨ。ＨＯ、Ｈ。ＯＯＨ、ＣＣＣＨ。Ｈ。等化合物；ＯＣ在高温下主要的有害副产物是固态炭，重的催化严剂表面积碳将会造成催化剂的失活。总体上说，这些热力学的分析论证了ＰＥ产物直接应用于Ｏ

乙醇催化重整制氢研究进展

乙醇催化重整制氢研究进展目前，乙醇催化重整制氢是一种十分有前景的氢产业发展方向。

乙醇是一种常见的生物质资源，具有丰富、可再生、价格低廉等诸多优点，因此被广泛研究和应用于乙醇催化重整制氢领域。

本文将对乙醇催化重整制氢的研究进展进行详细介绍。

乙醇催化重整制氢是利用适宜的催化剂将乙醇分解为氢气和二氧化碳的反应。

乙醇重整制氢的催化剂种类较为多样，主要包括金属催化剂、过渡金属催化剂、贵金属催化剂等。

其中，镍、铝、镁等金属催化剂是目前研究较为广泛的一类。

这些催化剂不仅具有高活性，而且在制备过程中成本较低，是工业化生产的优选催化剂。

乙醇催化重整制氢的反应条件对反应效果有着重要影响。

反应温度是影响催化活性和选择性的重要因素，研究表明，合适的反应温度可以提高反应速率和选择性。

此外，乙醇和水的质量比也是影响反应结果的关键因素，过高或过低的乙醇浓度均会降低氢气产量。

因此，选择合适的反应条件对提高乙醇催化重整制氢的效果非常重要。

乙醇催化重整制氢的反应机理主要包括乙醇脱氢、乙醇脱羧、甲醛酸化等多个步骤。

乙醇脱氢是整个反应过程的关键步骤，通过去除乙醇中的氢原子生成乙烯和氢气。

乙醇脱氧是利用催化剂上的活性位点将乙醇转化为甲醛。

甲醛酸化是将甲醛转化为二氧化碳和氢气。

乙醇催化重整制氢的研究目前面临的挑战主要包括选择合适的催化剂、解决产物选择性问题以及增强催化剂的稳定性。

目前的研究主要是通过合成新型催化剂、调控反应条件以及提高催化剂的稳定性来解决这些挑战。

研究人员正在探索新型的金属催化剂，如负载型催化剂、合金催化剂等，以提高催化剂的活性和稳定性。

总的来说，乙醇催化重整制氢是一种潜力巨大的氢产业发展方向。

虽然还存在一些挑战，但通过持续的研究和创新，相信乙醇催化重整制氢技术将在未来得到更好的发展，并为氢能产业的可持续发展做出重要贡献。

生物质制乙醇、乙醇重整制氢原理、途径和催化剂

生物质制乙醇、乙醇重整制氢原理、途径和催化剂导读：1、乙醇制氢的途径；2、乙醇制氢转化反应式；3、乙醇制氢不同活性组分催化剂的研究。

概述随着废除燃油车的呼声越来越高[64]和燃料电池技术的发展，燃料电池汽车已成当今热点，因此对氢的需求逐渐増大，但目前常用的制氢方法是以化石燃料重整和水电解为主。

从可持续发展的角度考虑，人们已开始选择可再生原料，如生物乙醇等低碳醇，因其可再生、含氢量髙、廉价、易储存、运输方便、来源广泛等特点，成为制氢硏究的主要对象。

在乙醇制氢的方式中，以乙醇水蒸气重整制氢为主，其显著优点是可以用乙醇含量为12%(体积分数)左右的水溶液为原料，直接从乙醇发酵液中蒸馏得到而不需精馏提纯，成本低廉、安全、方便。

乙醇重整制氢反应所需的貝有高活性、高选择性、高稳定性的催化剂和能满足供应、经济性高的乙醇是实现催化制氢商业化应用的两大核心因素。

乙醇制氢的途径传统的制氢方法是用水蒸气通过灼热的焦炭，生成的水煤气经过分离得到氢气，电解水或甲烷与水蒸气作用后生成的物质经分离也可以得到氢气。

近年来开发出许多新的制氢方式：甲烷及碳氢化合物的蒸汽重整和部分氧化、汽油及碳氢化合物的自热重整、甲醇重整和乙醇重整等。

乙醇制氢，理论上乙醇可以通过直接裂解、水蒸气重整、部分氧化、氧化重整等方式转化为氢气。

其转化反应式可能是：(1)水蒸气重整(2)部分氧化(3)氧化重整(4)裂解乙醇水蒸气重整的主要相关反应见表4-5表4-5乙醇水蒸气重整的主要相关反应[67]热力学分析表明，提高反应温度和水与乙醇的比例有利于氢的生成，不同金属可以催化上述不同的化学反应，因此选择适合的催化剂是提高氢转化率和选择性的关键。

不同活性组分催化剂的研究在乙醇制氢过程中，选择具有高活性、高选择性、髙稳定性的催化剂，将促进反应的进行。

乙醇制氢使用的催化剂体系比较有限，近期研究较多的非贵金属有Ni系和Co系催化剂，而贵金属催化剂因其高活性，也在进一步研究如何有效的利用。

生物质能源的利用及化学转化研究进展

生物质能源的利用及化学转化研究进展生物质能源是指以植物、动物和微生物等可再生生物资源为原料，通过物理、化学、生物等方法转化为燃料和能源产品的过程。

以可再生生物资源替代传统化石能源，不仅能够有效解决能源紧缺问题，还可以减少温室气体排放，减缓全球气候变化。

因此，生物质能源的利用及其化学转化一直是能源领域的研究热点之一。

生物质能源的利用方式多种多样，包括直接燃烧、气化、液化和生物质炭制备等。

其中，生物质气化是一种非常重要的利用方式。

生物质气化可将固体生物质转化为气体燃料，例如合成气和生物质炭。

合成气可以用作燃料供电，或者通过化学催化转化制备液体燃料或化学品。

生物质炭则可以用作固体燃料或用于土壤改良。

生物质气化技术的研究进展主要包括气化反应机理、气化催化剂的设计和改良以及气化设备的优化等方面。

生物质转化为液体燃料是另一种重要的利用途径。

通过生物质转化技术，可将生物质转化为生物柴油、生物乙醇和生物甲烷等液体燃料。

其中，生物柴油是一种通过生物质脂肪酸甲酯合成的燃料，具有与传统柴油相似的性质和燃烧特性，可以直接替代传统柴油使用。

生物乙醇则是通过发酵或化学合成的方法制备的，可作为汽车燃料或工业化学品的原料。

生物甲烷则是通过生物质气化产生的合成气经过清洁能源技术转化制成，是一种环保清洁的燃料。

生物质能源化学转化的主要目标是将生物质中的碳、氢和氧等元素有效利用，优化能源产出以及非能源化学品的生产。

随着化学合成技术的不断发展，一些新型的生物质转化技术也在不断涌现。

例如，生物质多糖的酶解技术可以将生物质中的纤维素和半纤维素等多糖转化为可溶性糖，进而通过发酵或化学反应制备生物乙醇等产品。

此外，生物质中的木质素是一种富含芳香环结构的化合物，具有广泛的应用前景。

研究人员通过催化剂设计和反应工艺优化等手段，不断提高木质素的高效转化率和选择性，实现木质素的高值利用。

在生物质能源的利用和化学转化过程中，环境污染和能源消耗是需要考虑的重要因素。

生物乙醇重整制氢原理

生物乙醇重整制氢原理生物乙醇重整制氢是一种利用生物乙醇作为原料，通过重整反应制取氢气的技术。

生物乙醇是一种可再生能源，其制取氢气的过程相对环保，并且氢气作为清洁能源在未来的能源体系中具有重要的地位。

本文将介绍生物乙醇重整制氢的原理及其工艺流程。

1. 原理生物乙醇重整制氢的原理是通过重整反应将生物乙醇分解为氢气和二氧化碳。

重整反应是一种高温催化反应，主要通过催化剂的作用将乙醇分子中的碳氢化合物断裂，生成氢气和二氧化碳。

具体反应方程式如下：C2H5OH → 2H2 + 2CO22. 工艺流程生物乙醇重整制氢的工艺流程主要包括乙醇脱水、重整反应、氢气分离和纯化四个步骤。

2.1 乙醇脱水乙醇脱水是将生物乙醇中的水分去除，以提高重整反应的效率。

乙醇脱水可以通过物理方法（如蒸馏、吸附）或化学方法（如醇醚化反应）进行。

2.2 重整反应乙醇脱水后的无水乙醇进入重整反应器，与催化剂接触，在高温下发生重整反应，将乙醇分解为氢气和二氧化碳。

重整反应一般在300-500°C的高温条件下进行，常用的催化剂有镍基、钯基和铂基催化剂。

2.3 氢气分离重整反应生成的氢气需要与二氧化碳进行分离。

常用的分离方法有压力摩擦法、吸附法和膜分离法等。

其中，压力摩擦法是利用氢气和二氧化碳在不同压力下的溶解度差异进行分离；吸附法是利用特定的吸附剂选择性吸附二氧化碳，从而实现氢气的分离。

2.4 氢气纯化分离得到的氢气还需要进行纯化处理，以去除其中的杂质。

常用的纯化方法有压力摩擦法、吸附法和膜分离法等。

其中，压力摩擦法和吸附法可以去除氢气中的二氧化碳、一氧化碳等杂质；膜分离法则可以去除氢气中的水分和其他杂质。

3. 应用前景生物乙醇重整制氢技术具有重要的应用前景。

首先，生物乙醇是一种可再生能源，其制取氢气的过程相对环保，有助于减少对化石能源的依赖。

其次，氢气作为清洁能源，在燃料电池、氢能源车辆等领域具有广阔的应用前景。

生物乙醇重整制氢技术的发展将推动氢能源产业的发展，并促进能源结构的转型。

生物发酵制氢技术的研究及进展

维普资讯
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ＺＥＩＮＨＭＩＡＬＩＤＳＲＨＪＧＣＥＣＵＴＹＡＮ
Ｖ１９Ｎ．（０８ｏ．ｏ２２０）３０
文章编号：０６４４２０）２０１— ４１０ — １（０８０— ０４０８
阐述。生物制氢技术当前存在的问题进行了探讨，对并对未来发展进行了展望。
关键词：生物制氢；酵：发生物能源
随着世界经济的快速发展和人口的迅速增加，大量开采和使用矿物能源带来的能源短缺和环境污染问题．已促使人类更多地关注对可再生能源和
物比产氢速率高、不受光照时间限制、可利用的有
机物范围广、工艺简单等优点。因此，生物制氢方在
法中，厌氧发酵制氢法更具有发展潜力
１国内生物制氢发展情况
生物制氢技术研究在我国发展较晚，进展迅但
收稿日期：０７１—１２０ — ０５
清洁能源的开发和利用。找新的可替代能源和开寻
速．无论是光解生物制氢技术还是发酵法生物制氢技术，其研究成果均己达到国际水平。９９，１７年成都生物研究所的刘克鑫、洁泉Ⅲ 徐等在沼气发酵污泥的富集培养物中加入薯芋粉完全抑制了产甲烷．转而产氢气，并从中分离出了２株产氢细菌。４任南琪等１９就开始开展生物制氢技术的研究．并于９０年
酵制氢两大类。中，者所利用的微生物为厌氧其前

生物能源生物制氢与生物燃料

生物能源生物制氢与生物燃料随着全球对可再生能源的需求不断增加，生物能源作为一种环境友好、可持续发展的能源形式越来越受到重视。

生物制氢和生物燃料作为生物能源的两个重要形式，在能源领域具有广阔的应用前景。

本文将对生物制氢和生物燃料进行介绍，并探讨其在能源产业中的潜力。

一、生物制氢生物制氢是指利用微生物通过发酵过程产生氢气。

微生物通过代谢活动产生氢气，而不像传统的燃烧过程产生二氧化碳等有害气体。

生物制氢的过程可以通过两种方式实现：光合作用和厌氧发酵。

光合作用是指植物或藻类通过利用阳光能将二氧化碳和水转化为有机物时，产生氧气和氢气。

这种方式下，通过调节光合作用过程中相关酶的表达，可以提高氢气产量。

厌氧发酵是指微生物在无氧环境下分解有机物产生氢气。

厌氧发酵的生物制氢技术主要有：暗发酵法、厌氧消化法和微生物电解法。

这些方法可以利用生活垃圾、农业废弃物和生物质等有机物资源进行生产，为可再生能源的开发提供了新的途径。

生物制氢具有以下优点：可再生性、无污染、高能量密度和广泛的原料来源。

然而，生物制氢技术仍面临着挑战，如生产成本高、氢气产量低、反应过程中产生的副产物难以处理等问题。

因此，有效解决这些问题是推动生物制氢技术发展的关键。

二、生物燃料生物燃料是指利用生物质资源通过化学、物理或生物转化过程得到的可替代传统石油燃料的能源形式。

生物燃料主要包括生物乙醇、生物柴油和生物天然气等。

1. 生物乙醇生物乙醇是指通过发酵法将植物纤维素或蔗糖等糖类物质转化为乙醇。

生物乙醇作为一种可再生能源，在交通运输和工业领域具有广泛的应用前景。

与传统燃料相比，生物乙醇燃烧产生的二氧化碳排放量较低，对减少温室气体排放和缓解能源危机具有重要意义。

2. 生物柴油生物柴油是指利用植物油、动物油或废弃食用油等原料通过酯化或裂解等反应得到的燃料。

生物柴油具有高的可再生性和环境友好性，可以直接替代传统柴油使用，并且可以与传统柴油混合使用，减少对传统能源的依赖。

生物技术在新能源中的应用案例

生物技术在新能源中的应用案例随着能源紧缺和环境污染问题的日益严重，新能源作为可再生、清洁、低碳的能源形式，正在受到越来越多人的关注和追捧。

而生物技术作为一种能从生物体内提取有用物质和产生高附加值产品的技术，对新能源领域的发展也发挥着重要作用。

下面，本文将介绍几个生物技术在新能源中的应用案例。

一、生物质能源生物质能源是指利用植物、树木、农作物废弃物、畜禽粪便等有机材料的组成部分，进行热化学转换并用于发电、供热、制氢等的一种新能源。

其中，生物质发电是重要的利用途径之一。

而在生物质能源的生产和利用过程中，需要大量的生物质原料，而这些原料的高效利用和加工处理也需要生物技术的帮助。

例如，在化木纤维素生产生物燃料的过程中，细菌和真菌代谢产生的纤维素酶和木质素酶可以有效地分解木质素和纤维素，从而提高生物质燃料的利用效率。

二、生物燃料生物燃料是指利用生物质、农作物废弃物、食品废弃物等可再生原料制造的液体或气体燃料。

生物燃料分为第一代生物燃料和第二代生物燃料两类。

第一代生物燃料主要是以淀粉、糖分等为原料，生产乙醇、甲醇和生物柴油等。

而第二代生物燃料则主要利用纤维素和木质纤维素等几乎不与食物竞争的废弃原料，生产生物乙醇、生物柴油和生物天然气等。

其中，生物乙醇作为一种重要的替代燃料，在世界各地得到了广泛的应用。

而在生物燃料的生产过程中，也需要大量的生物技术手段来提高生产效率和降低生产成本。

三、生物甲烷生物甲烷是指利用微生物对有机质进行发酵和分解，产生气体混合物的一种新能源。

生物甲烷的主要原料有农业废弃物、家庭垃圾、畜禽粪便等。

而在生物甲烷的生产过程中，最关键的环节就是厌氧发酵和沼气提纯。

而在这些环节中，生物技术扮演着至关重要的角色。

例如，在厌氧发酵过程中，利用好氧培养技术，可以大大提高发酵液的产气效率和甲烷浓度。

四、生物电能生物电能是指利用微生物通过代谢进行电化学反应，产生电能的一种新能源。

微生物燃料电池是生物电能的重要代表。