生物制氢PPT课件
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Z122-5生物质能源氢能PPT课件
1.电解水制氢 2. 烃类水蒸汽重整制氢 3. 重油氧化制氢重整法
电解水制氢
2H2O→2H2↑+02↑
电解水方法制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原 料制氢工程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形 式一定的能量，则可使水分解成氢气和氧气。提供电能使水分解 制得的氢气的效率一般在75％－85
许多研究还都集中在细菌和酶固定化技术 上，离工业化生产还有很大差距
目前的主要问题
微生物制氢的反应机理没没有得到很好的 研究（包括各种遗传机制、能量代谢与物 质代谢过程的研究），没有建立起完善的 理论体系，对科学研究的更快发展不利。
微生物为何能产生氢气？？
微生物产氢的关键因素－产氢 酶
产氢过程中能够使质子还原为氢气的酶有 固氮酶和氢酶两种。
重新重视－
到了90年代，人们对由以化石燃料为基础的 能源生产所带来的环境问题有了更为深入的 认识。利用化石燃料不是长久之计。此时， 世界再次把目光“聚焦”在制氢技术上。
氢能的优势
1.地球上的氢元素十分丰富 2.氢气是最洁净的燃料 3.氢能的高效率 4.氢是可储存的二次能源
三种主要的传统制氢技术
当蓝细菌处于厌氧黑暗环境中一段时间后， 开始合成产氢酶
固氮酶是由两种蛋白质分子构成的金属复 合蛋白酶,能催化还原氮气成氨，氢气作为 副产物产生。
氢酶是微生物体内调节氢代谢的活性蛋白。 氢酶又可以分为吸氢酶、可逆性氢酶。氢 酶在微生物中主要功能是吸收固氮酶产生 的氢气。可逆性氢酶的吸氢过程是可逆的， 吸氢酶的吸氢过程是不可逆的。因此从产 氢需求出发，常勾践吸氢酶基因缺陷的突 变体以增加产氢的速率。
优点：其中工艺过程简单，无污染，转化率高 缺点：消耗电量大。目前电解水的工艺、设备均在不
电解水制氢
2H2O→2H2↑+02↑
电解水方法制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原 料制氢工程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形 式一定的能量，则可使水分解成氢气和氧气。提供电能使水分解 制得的氢气的效率一般在75％－85
许多研究还都集中在细菌和酶固定化技术 上，离工业化生产还有很大差距
目前的主要问题
微生物制氢的反应机理没没有得到很好的 研究（包括各种遗传机制、能量代谢与物 质代谢过程的研究），没有建立起完善的 理论体系，对科学研究的更快发展不利。
微生物为何能产生氢气？？
微生物产氢的关键因素－产氢 酶
产氢过程中能够使质子还原为氢气的酶有 固氮酶和氢酶两种。
重新重视－
到了90年代，人们对由以化石燃料为基础的 能源生产所带来的环境问题有了更为深入的 认识。利用化石燃料不是长久之计。此时， 世界再次把目光“聚焦”在制氢技术上。
氢能的优势
1.地球上的氢元素十分丰富 2.氢气是最洁净的燃料 3.氢能的高效率 4.氢是可储存的二次能源
三种主要的传统制氢技术
当蓝细菌处于厌氧黑暗环境中一段时间后， 开始合成产氢酶
固氮酶是由两种蛋白质分子构成的金属复 合蛋白酶,能催化还原氮气成氨，氢气作为 副产物产生。
氢酶是微生物体内调节氢代谢的活性蛋白。 氢酶又可以分为吸氢酶、可逆性氢酶。氢 酶在微生物中主要功能是吸收固氮酶产生 的氢气。可逆性氢酶的吸氢过程是可逆的， 吸氢酶的吸氢过程是不可逆的。因此从产 氢需求出发，常勾践吸氢酶基因缺陷的突 变体以增加产氢的速率。
优点：其中工艺过程简单，无污染，转化率高 缺点：消耗电量大。目前电解水的工艺、设备均在不
生物制氢技术上课讲义
热化学转化法制氢原理
生物质热裂解制氢
生物质热裂解是在隔绝空气或供给少量空气的条件下使生 物质受热而发生分解的过程。 一般生物质热解产物有可燃气体、生物油和木炭。根据工 艺的控制不同可得到不同的目标产物。
生物质热裂解制氢就是对生物质进行加热使其分解为可燃 气体和烃类。 为增加气体中的氢含量，需要对热解产物再进行催化裂解， 使烃类物质继续裂解，对热解气体进行重整，将甲烷和一 氧化碳也转化为氢气。 最后采用变压吸附或膜分离的方式分离出氢气。
熟练掌握：生物质制氢原理
1.1 氢的性质与氢能利用
1.1.1氢的性质
物理性质
通常状况下氢气是无色、无味、无毒的气体，极难溶于水， 不易液化。 氢气是所有气体中最轻的，只有空气密度的1/14。氢有固、 液、气三态，在液化和固化后质量密度和能量密度都大大 提高。 在所有的气体中，氢的比热容最大、热导率最高、黏度最 低，是良好的冷却工质和载热体。 氢的热值很高，约为汽油热值的3倍，高于所有的化石燃 料和生物质燃料，且燃烧效率很高。
第四章 生物质制氢技术
第1节 氢能与生物质制氢原理 第2节 生物质制氢工艺与装置
主要教学内容及要求：
了解：氢的能源特性，生物法制氢的各种途径， 几种主要的生物质制氢装置
理解：微生物产氢途径，光合微生物制氢反应器 运行原理
掌握：生物质制氢的特点，不同的制氢途径及其 特点，主要的生物质制氢的工艺类型
1.2 生物质制氢的基本原理
1.2.1热化学转化法制氢 生物质气化制氢
生物质热裂解制氢 生物质超临界转化制氢、 生物质产品重整制氢
（生物质热解油的水蒸气重整制氢、甲醇和乙醇的水蒸气重整 制氢、甲烷重整制氢等）
热化学转化可以从生物质中获得更多的可用能源（H2、CO等），并 可在生物质气化反应器固定床和流化床中进行大规模的生产，热化工 过程易于控制。
生物制氢过程的运用前景和发展方向ppt生物制氢过程的
元素调控，如：硫、磷 PSII抑制剂，如：DCMU、CCCP、FCCP 代表性藻株有:Chlamydomonas reinhardtii 产氢速率为：7.95mmol H2/L ,100h.
生物制氢过程的运用前景和发展方向 ppt生物制氢过程的
2.间接光解产氢（蓝细菌） 蓝细菌主要分为：蓝绿藻、蓝藻纲类、蓝藻类
（3）K.Vijayaraghavan, Mohd Amin Mohd Soom. Trends in biological hydrogen production—a review. International Journal of Hydrogen Energy.
（4）Herbert H.P. Fang, Hong Liu, Tong Zhang. Phototrophic hydrogen production from acetate and butyrate in wastewater. International Journal of Hydrogen Energy
生物制氢过程的运用前景和发展方向 ppt生物制氢过程的
四.生物制氢技术的发展方向
1.绿藻直接光解水制氢技术 （1）通过基因工程水段改变集光复合体尺寸，
以增加太阳能的转换效率； （2）改变氢酶基因的耐氧性，或是进行定向克
隆； （3）优化设计，降低光生物反应器的成本； （4）优化调控方法、工艺条件，增加产氢速率、
固氮酶：催化还原氮气成氨，氢气作为副产物产生
可逆氢酶：能够氧化合成氢气 吸氢酶：氧化由固氮酶催化产生的氢气
生物制氢过程的运用前景和发展方向 ppt生物制氢过程的
总反应式为：
12H2O
+
CO2
6
rgy Light ene
生物制氢过程的运用前景和发展方向 ppt生物制氢过程的
2.间接光解产氢（蓝细菌） 蓝细菌主要分为：蓝绿藻、蓝藻纲类、蓝藻类
（3）K.Vijayaraghavan, Mohd Amin Mohd Soom. Trends in biological hydrogen production—a review. International Journal of Hydrogen Energy.
（4）Herbert H.P. Fang, Hong Liu, Tong Zhang. Phototrophic hydrogen production from acetate and butyrate in wastewater. International Journal of Hydrogen Energy
生物制氢过程的运用前景和发展方向 ppt生物制氢过程的
四.生物制氢技术的发展方向
1.绿藻直接光解水制氢技术 （1）通过基因工程水段改变集光复合体尺寸，
以增加太阳能的转换效率； （2）改变氢酶基因的耐氧性，或是进行定向克
隆； （3）优化设计，降低光生物反应器的成本； （4）优化调控方法、工艺条件，增加产氢速率、
固氮酶：催化还原氮气成氨，氢气作为副产物产生
可逆氢酶：能够氧化合成氢气 吸氢酶：氧化由固氮酶催化产生的氢气
生物制氢过程的运用前景和发展方向 ppt生物制氢过程的
总反应式为：
12H2O
+
CO2
6
rgy Light ene
《生物质制氢技术》课件
宣传推广
加强对生物质制氢技术的宣传和推广，提高社会认知度和接受度 ，促进技术的普及和应用。
技术创新与突破
研发支持
加大对生物质制氢技术研发的投入，鼓励科研机构和企业进行技 术创新，提高技术水平和竞争力。
技术交流与合作
加强国际间的技术交流与合作，引进先进技术，推动技术进步和产 业升级。
人才培养
重视人才培养，加强生物质制氢领域的人才队伍建设，为技术创新 提供人才支撑。
降低成本是生物质制氢技术推广 应用的关键，需要加强副产物的 资源化利用和降低能耗等方面的 研究。
开发新型生物质资源是解决生物 质资源多样化问题的有效途径， 可以探索利用木质纤维素等新型 生物质资源进行制氢。
04
生物质制氢的环保与经济性 分析
环保性分析
减少温室气体排放
01
生物质制氢过程中产生的二氧化碳与生物质生长过程中吸收的
生物质来源
生物质主要来源于农业废弃物、林业废弃物、畜禽粪便、城 市垃圾和废水等。
生物质转化
生物质通过热解、气化、发酵等过程转化为氢气和其他有用 物质。
生物质气化制氢
原理
生物质在高温条件下，经过气化反应将有机物转化为合成气，其中含有氢气、 一氧化碳、二氧化碳等。
工艺流程
生物质经过干燥、粉碎后，进入气化炉进行气化反应，生成的气体经过冷却、 净化后得到氢气。
二氧化碳达到平衡，从而减少温室气体排放。
废弃物资源化利用
02
生物质废弃物如农业废弃物、林业废弃物等可用于制氢，实现
废弃物的资源化利用，降低环境污染。
替代化石燃料
03
生物质制氢可以替代传统的化石燃料，减少对化石燃料的依赖
，降低空气污染和碳排放。
经济性分析
加强对生物质制氢技术的宣传和推广，提高社会认知度和接受度 ，促进技术的普及和应用。
技术创新与突破
研发支持
加大对生物质制氢技术研发的投入，鼓励科研机构和企业进行技 术创新，提高技术水平和竞争力。
技术交流与合作
加强国际间的技术交流与合作，引进先进技术，推动技术进步和产 业升级。
人才培养
重视人才培养，加强生物质制氢领域的人才队伍建设，为技术创新 提供人才支撑。
降低成本是生物质制氢技术推广 应用的关键，需要加强副产物的 资源化利用和降低能耗等方面的 研究。
开发新型生物质资源是解决生物 质资源多样化问题的有效途径， 可以探索利用木质纤维素等新型 生物质资源进行制氢。
04
生物质制氢的环保与经济性 分析
环保性分析
减少温室气体排放
01
生物质制氢过程中产生的二氧化碳与生物质生长过程中吸收的
生物质来源
生物质主要来源于农业废弃物、林业废弃物、畜禽粪便、城 市垃圾和废水等。
生物质转化
生物质通过热解、气化、发酵等过程转化为氢气和其他有用 物质。
生物质气化制氢
原理
生物质在高温条件下，经过气化反应将有机物转化为合成气，其中含有氢气、 一氧化碳、二氧化碳等。
工艺流程
生物质经过干燥、粉碎后，进入气化炉进行气化反应，生成的气体经过冷却、 净化后得到氢气。
二氧化碳达到平衡，从而减少温室气体排放。
废弃物资源化利用
02
生物质废弃物如农业废弃物、林业废弃物等可用于制氢，实现
废弃物的资源化利用，降低环境污染。
替代化石燃料
03
生物质制氢可以替代传统的化石燃料，减少对化石燃料的依赖
，降低空气污染和碳排放。
经济性分析
第十章 生物质制氢PPT课件
第十章 生物质制氢
1. 基本理论 2. 主要的生物制氢技术及其发展现状 3. 生物制氢存在的问题及展望
第一节 基本理论
一、氢能的特点 作为能源，氢有以下特点： （1）所有元素中，氢重量最轻。 （2）氢是极好的传热载体。 （3）存储量大。 （4）氢的发热值高。 （5）氢燃烧性能好。
（6）氢本身无毒。 （7）氢循环使用性好。 （8）氢能利用形式多。 （9）氢能适应储运及各种应用环境的不同要
• 虽然在标准状况下NADH+H+转化为H2的过 程不能自发进行，但在NADH铁氧还蛋白和 铁氧还蛋白酶和铁氧还蛋白氢酶作用下， 该反应能进行。
• 可溶性碳水化合物（如葡萄糖、蔗糖、乳 糖和淀粉等）的发酵以丁酸型发酵为主。
• 含氮有机化合物的酸性发酵，难降解碳水 化物得厌氧发酵表现为丙酸型发酵途径。
①预处理环节
木质纤维素结构复杂，需要对原料进行预 处理，以去除部分或全部木质素，溶解半 纤维素，或破坏纤维素的晶体结构，从而 减少聚合度，增加孔隙度和表面积等，以 促进酶与底物相互接触并反应，提高酶解 速率和糖得率。
理想的预处理方法应满足： ① 有利于酶水解过程的糖化； ② 避免碳水化合物的降解或损失； ③ 避免生成对后续水解或发酵有害的副产品； ④ 经济可行。
（一）光合制氢技术 1、原料特点
光合微生物制氢是指利用光合细菌或微藻 将太阳能转化为氢能。
光合细菌的优点：
① 容易培养并且可以利用多种有机废弃物为产氢 原料，具有较高的理论转化率；
② 可利用的太阳光谱范围较宽，比蓝细菌和绿藻 的吸收光谱范围更广泛，具有较高的光合转化 潜力
③ 产氢需要克服的自由能较小，乙酸光合细菌产 氢的自由能只有+8.5KJ/mol；
（二）产氢途径 1、光合产氢途径
1. 基本理论 2. 主要的生物制氢技术及其发展现状 3. 生物制氢存在的问题及展望
第一节 基本理论
一、氢能的特点 作为能源，氢有以下特点： （1）所有元素中，氢重量最轻。 （2）氢是极好的传热载体。 （3）存储量大。 （4）氢的发热值高。 （5）氢燃烧性能好。
（6）氢本身无毒。 （7）氢循环使用性好。 （8）氢能利用形式多。 （9）氢能适应储运及各种应用环境的不同要
• 虽然在标准状况下NADH+H+转化为H2的过 程不能自发进行，但在NADH铁氧还蛋白和 铁氧还蛋白酶和铁氧还蛋白氢酶作用下， 该反应能进行。
• 可溶性碳水化合物（如葡萄糖、蔗糖、乳 糖和淀粉等）的发酵以丁酸型发酵为主。
• 含氮有机化合物的酸性发酵，难降解碳水 化物得厌氧发酵表现为丙酸型发酵途径。
①预处理环节
木质纤维素结构复杂，需要对原料进行预 处理，以去除部分或全部木质素，溶解半 纤维素，或破坏纤维素的晶体结构，从而 减少聚合度，增加孔隙度和表面积等，以 促进酶与底物相互接触并反应，提高酶解 速率和糖得率。
理想的预处理方法应满足： ① 有利于酶水解过程的糖化； ② 避免碳水化合物的降解或损失； ③ 避免生成对后续水解或发酵有害的副产品； ④ 经济可行。
（一）光合制氢技术 1、原料特点
光合微生物制氢是指利用光合细菌或微藻 将太阳能转化为氢能。
光合细菌的优点：
① 容易培养并且可以利用多种有机废弃物为产氢 原料，具有较高的理论转化率；
② 可利用的太阳光谱范围较宽，比蓝细菌和绿藻 的吸收光谱范围更广泛，具有较高的光合转化 潜力
③ 产氢需要克服的自由能较小，乙酸光合细菌产 氢的自由能只有+8.5KJ/mol；
（二）产氢途径 1、光合产氢途径
生物制氢PPT课件
6.1.2 生物制氢
优点：
• 耗能低、效率高； • 清洁、节能和可再生； • 原料成本低，制氢过程不污染环境； • 一些生物制氢过程具有较好的环境效益
生物制氢的方法
生物制氢研究发展历程
• 100多年前科学家们发现在微生物作用下， 通过蚁酸钙的发酵可以从水中制取氢气。
• 1931年，Stephenson发现了细菌中的氢 酶可以催化氢气与氢离子的可逆反应。
3.光发酵系统
（1）消除其他竞争性微生物，以减少对营养 的消耗；
（2）共培养利用不同光能的微生物
4.暗发酵生物制氢技术
（1）研究气体快速分离技术，减少因氢、二 氧化碳分压增加抑制产氢速率———膜技术 的使用；
（2）防止因一氧化碳积累对PEMFC的毒害；
（3）诱变高产氢能力的菌株；
（4）优化反应器的设计—如固定床的使用
光合微生物产氢
投入：光能 产出：氢气
光合微生物产氢
直接光解产氢 间接光解产氢 光发酵产氢
• 光能
直接光解产氢
光能自养型微生物
氢气
• 特点：直接利用光能产生氢气
例－绿藻
• 绿藻属于人类已知的最古老植物之一，通过 进化形成了能生活在两个截然不同的环境中 的本领。
• 当绿藻生活在平常的空气和阳光中时，它像 其他植物一样具有光合作用。光合作用利用 阳光，水和二氧化碳生成氧气和植物维持生 命所需要的化学物质。
• 目前己发现两种无色硫细菌Rubrivivax gelatinosus和Rubrivivax rubrum能进行 如下反应 ：
• CO(g) + H2O(l) CO2(g) + H2(g)
• 这提供了利用合成气转换制氢的新途径
• 微生物水气转换制氢
优点：
• 耗能低、效率高； • 清洁、节能和可再生； • 原料成本低，制氢过程不污染环境； • 一些生物制氢过程具有较好的环境效益
生物制氢的方法
生物制氢研究发展历程
• 100多年前科学家们发现在微生物作用下， 通过蚁酸钙的发酵可以从水中制取氢气。
• 1931年，Stephenson发现了细菌中的氢 酶可以催化氢气与氢离子的可逆反应。
3.光发酵系统
（1）消除其他竞争性微生物，以减少对营养 的消耗；
（2）共培养利用不同光能的微生物
4.暗发酵生物制氢技术
（1）研究气体快速分离技术，减少因氢、二 氧化碳分压增加抑制产氢速率———膜技术 的使用；
（2）防止因一氧化碳积累对PEMFC的毒害；
（3）诱变高产氢能力的菌株；
（4）优化反应器的设计—如固定床的使用
光合微生物产氢
投入：光能 产出：氢气
光合微生物产氢
直接光解产氢 间接光解产氢 光发酵产氢
• 光能
直接光解产氢
光能自养型微生物
氢气
• 特点：直接利用光能产生氢气
例－绿藻
• 绿藻属于人类已知的最古老植物之一，通过 进化形成了能生活在两个截然不同的环境中 的本领。
• 当绿藻生活在平常的空气和阳光中时，它像 其他植物一样具有光合作用。光合作用利用 阳光，水和二氧化碳生成氧气和植物维持生 命所需要的化学物质。
• 目前己发现两种无色硫细菌Rubrivivax gelatinosus和Rubrivivax rubrum能进行 如下反应 ：
• CO(g) + H2O(l) CO2(g) + H2(g)
• 这提供了利用合成气转换制氢的新途径
• 微生物水气转换制氢
第十章生物质制氢最全PPT
2、发酵产氢途径
发酵产氢过程实际上时生物氧化的一种方 式，由一系列的酶、辅酶和电子传递中间 体共同参与完成。微生物发酵产氢的途径 有两种：
① 丙酮酸脱羧产氢，在丙酮酸脱羧形成乙酰 的过程中，脱下的氢经铁氧还原蛋白的传 递作用形成氢分子；
② 辅酶I的氧化与还原平衡调节产氢。
（1）丙酮酸脱羧产氢
• 第一种是丙酮酸首先在丙酮酸脱氢酶的作 用下脱羧，形成TPP-E的复合物，将电子转 移给还原态的铁氧还蛋白，然后在氢酶的 作用下被重新氧化成氧化态的铁氧还蛋白， 产生分子氢；
（三）其他产氢机理-产氢产乙酸细菌的产氢作用
产氢产乙酸细菌将产酸发酵第一阶段产酸 的乙酸、丁酸、戊酸、乳酸和乙醇等进一 步转化为乙酸，同时释放分子氢。
第二节 主要的生物制氢技术及其发展现状
根据转化利用方法的不同，可将生物制氢 分为： ➢生物（微生物）制氢 ➢热化学转化制氢
一、生物（微生物）制氢
• 第二种是通过甲酸裂解的途径产氢，丙酮 酸脱羧后形成的甲酸以及厌氧环境中CO2和 H+生成的甲酸，通过铁氧还蛋白和氢酶作 用分解为CO2和H2。
（2）辅酶I的氧化与还原平衡调节产氢
在碳水化合物发酵过程中，经EMP途径产生 （9）氢能适应储运及各种应用环境的不同要求。
生物制氢的现象在100多年前已被发现。 产氢产乙酸细菌将产酸发酵第一阶段产酸的乙酸、丁酸、戊酸、乳酸和乙醇等进一步转化为乙酸，同时释放分子氢。
的还原型辅酶I通过与丙酸、丁酸、乙酸和 终产物中氢气组成达95%以上；
（1）所有元素中，氢重量最轻。 （4）混合细菌发酵产氢过程中彼此之间的抑制、发酵末端产物对细菌的反馈抑制等。
乳酸等发酵过程相耦联经氧化为氧化型辅 光合微生物制氢是指利用光合细菌或微藻将太阳能转化为氢能。
制氢系统ppt课件
冷却器的目的是为了冷却从再生干燥器出来的氢气，使之温度在 100℃以下。所以当干燥器不再生时，气体不必过冷却器。 • （4）气体过滤器
• 放在干燥器后面，滤去气体中所含的微尘。
完整版ppt课件
23
氢气干燥装置使用注意事项
• 1.干燥装置间严禁明火，操作人员严禁穿带钉的鞋入内。 • 2 .应注意观察氢气的含氧量应≤0.5%，若≥0.5%应停机。 • 3. 再生进气温度不得超过 350℃，再生加热终止温度不得超过 300℃。 • 4 .当没有氢气流过加热器时，禁止长时间开启加热器（不超过 15s），
• 捕滴器一般装在洗涤器的上顶部或是分离器（如卧式分离器）的气
体出口处，用于分离氢（氧）气中夹带的直径为 0 . 3 µm以上微液滴。
它是在一定直径的圆筒内装填一定规格和数量的不锈钢捕滴网。当进
入捕滴器的气体流速控制在一定范围内时，气体中夹带的液滴撞到丝
网并附在其上，水滴聚集到一定程度，在重力作用下沿丝网下流，达
• 3、故障及排除方法：
• 碱液循环量不断下降，槽体温度升高，或者分离器冷却正常而槽温 又难以下降，这说明过滤器的滤网堵塞，应取出滤芯进行清洗。
• 过滤器的清洗在停车状态下进行，清洗方法是：关闭过滤器进出口 截止阀，打开过滤器顶部排气阀，泄掉过滤器内压力。拆开过滤器法
兰螺拴，取下法兰盖，卸下滤筒进行清洗。
2H2O → 2H2↑+ O2↑
完整版ppt课件
3
工艺流程
完整版ppt课件
4
气液处理器典型流程图
完整版ppt课件
5
系统组成
2.1电解槽：
1）、单极性电解槽：
单极电解槽是由外部并联若干个电解槽组成的。而单元电解槽由若干 个彼此交替的、彼此平行的阳极版和阴极版组成。对于一个电极而言只 能做阳极或阴极。单极性电解槽安装、维修简便，效率低，体积大。
• 放在干燥器后面，滤去气体中所含的微尘。
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23
氢气干燥装置使用注意事项
• 1.干燥装置间严禁明火，操作人员严禁穿带钉的鞋入内。 • 2 .应注意观察氢气的含氧量应≤0.5%，若≥0.5%应停机。 • 3. 再生进气温度不得超过 350℃，再生加热终止温度不得超过 300℃。 • 4 .当没有氢气流过加热器时，禁止长时间开启加热器（不超过 15s），
• 捕滴器一般装在洗涤器的上顶部或是分离器（如卧式分离器）的气
体出口处，用于分离氢（氧）气中夹带的直径为 0 . 3 µm以上微液滴。
它是在一定直径的圆筒内装填一定规格和数量的不锈钢捕滴网。当进
入捕滴器的气体流速控制在一定范围内时，气体中夹带的液滴撞到丝
网并附在其上，水滴聚集到一定程度，在重力作用下沿丝网下流，达
• 3、故障及排除方法：
• 碱液循环量不断下降，槽体温度升高，或者分离器冷却正常而槽温 又难以下降，这说明过滤器的滤网堵塞，应取出滤芯进行清洗。
• 过滤器的清洗在停车状态下进行，清洗方法是：关闭过滤器进出口 截止阀，打开过滤器顶部排气阀，泄掉过滤器内压力。拆开过滤器法
兰螺拴，取下法兰盖，卸下滤筒进行清洗。
2H2O → 2H2↑+ O2↑
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工艺流程
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气液处理器典型流程图
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5
系统组成
2.1电解槽：
1）、单极性电解槽：
单极电解槽是由外部并联若干个电解槽组成的。而单元电解槽由若干 个彼此交替的、彼此平行的阳极版和阴极版组成。对于一个电极而言只 能做阳极或阴极。单极性电解槽安装、维修简便，效率低，体积大。
《生物质制氢技术》PPT课件
生物能源
第四章 生物质制氢技术
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1
第四章 生物质制氢技术
• §4.1 概述 • §4.2 生物质热化学转换法制氢 • §4.3 微生物法制氢
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2
§4.1 概述
以值量计在宇宙中最普通的10种元素
• 氢的性质 • 含量为最丰富的元素
元素 氢
百万分比 750,000
• 最环保、洁净的能源
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4
氢的存在形式及制取途径
• 地球上的氢主要以其化合物，如水和碳氢化合物、ห้องสมุดไป่ตู้油、天然气 等形式存在
用水制氢
化石能源制氢
生物质制氢
水电解制氢：产品纯度高， 煤制氢：生产投资大，易 操作简便，但电能消耗高 排放温室气体，新型技术
正在研发
热化学转化技术：有生物 质热解制氢、气化制氢超 临界气化制氢等方法。产 氢率和经济性是选择工艺 的关键
液体石化能源制氢：甲醇、 的培养技术有待开发
乙醇、轻质油及重油制氢
过程各完有整利版弊课件ppt
5
• 氢是一种理想的新能源，具有资源丰富，燃烧热值高，清洁无污染， 适用范围广的特点。
• 制氢的方法有很多，电解水是大规模生产氢的一种途径，然而，水分 子中的氢原子结合得十分紧密，电解时要耗用大量电力，比燃烧氢气 本身所产生的热量还要多，因此若直接利用火电厂供应的电力来电解 水，在经济上是不可取的。
3、氢气分离、净化
• （1）金属氢化物分离法 氢同金属反应生成金属氢化物的反应是可逆反
述分析可知，CFBG的热解反应处于高温区，并且CFBG的传热条件好，加热速率高，可操作性强，
产品气的质量也较高，其中H2的含量也较高。
第四章 生物质制氢技术
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第四章 生物质制氢技术
• §4.1 概述 • §4.2 生物质热化学转换法制氢 • §4.3 微生物法制氢
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§4.1 概述
以值量计在宇宙中最普通的10种元素
• 氢的性质 • 含量为最丰富的元素
元素 氢
百万分比 750,000
• 最环保、洁净的能源
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氢的存在形式及制取途径
• 地球上的氢主要以其化合物，如水和碳氢化合物、ห้องสมุดไป่ตู้油、天然气 等形式存在
用水制氢
化石能源制氢
生物质制氢
水电解制氢：产品纯度高， 煤制氢：生产投资大，易 操作简便，但电能消耗高 排放温室气体，新型技术
正在研发
热化学转化技术：有生物 质热解制氢、气化制氢超 临界气化制氢等方法。产 氢率和经济性是选择工艺 的关键
液体石化能源制氢：甲醇、 的培养技术有待开发
乙醇、轻质油及重油制氢
过程各完有整利版弊课件ppt
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• 氢是一种理想的新能源，具有资源丰富，燃烧热值高，清洁无污染， 适用范围广的特点。
• 制氢的方法有很多，电解水是大规模生产氢的一种途径，然而，水分 子中的氢原子结合得十分紧密，电解时要耗用大量电力，比燃烧氢气 本身所产生的热量还要多，因此若直接利用火电厂供应的电力来电解 水，在经济上是不可取的。
3、氢气分离、净化
• （1）金属氢化物分离法 氢同金属反应生成金属氢化物的反应是可逆反
述分析可知，CFBG的热解反应处于高温区，并且CFBG的传热条件好，加热速率高，可操作性强，
产品气的质量也较高，其中H2的含量也较高。
制氢技术ppt课件
2.5 其他制氢方法
烃类分解生成氢气和炭黑
生成的炭黑可以用于橡胶工业、着色剂、抗静电剂、复 印色粉及黑色染料等。 ❖ 热裂解法
CnHm----n C + m/2 H2 ❖ 等离子体法 a. 采用氢气为等离子体气。 b. 原料的适应性强，几乎所有的烃都可作制氢原料。 c. 过程的热量可回收发电，能耗有所降低。
床气化炉和Texaco加压气流床气化炉。制得的氢主要 用于合成氨工业。 2）煤炭地下气化生产原料气 将地下的煤直接进行有控制地燃烧，通过对煤的热作用及 化学作用而产生可燃气体。集建井、采煤、地面气化 三大工艺为一体，省去庞大的工艺设备。“第二代采 煤方法”
气体原料制氢
❖ 天然气水蒸气重整制氢 CH4+H2O----CO+3H2-206KJ CO+H2O----CO2+H2+41KJ 需要吸收大量的热，反应温度为650~850度，反应管出口
第二章 制氢
L/O/G/O
目前的制氢方法有哪些？
热化学 制氢
化石能 源制氢
电解水制 氢
氢气
其它制氢 方法
生物质 制氢
2.1 氢气的实验室制法
2.1 氢气的实验室制法
2.2 用水制氢
❖ 水电解制氢目前占总产量的４％，工艺过程简单，无污染，但 消耗电量大，每立方米氢气电耗为4.5—5.5 kWh，电解水制氢 主要用于工业生产中要求纯度高，用氢量不多的工业企业。
1）开发新的热源---热化学制氢过程需要消耗水和热，热 源是关键。核能是今后最有希望的热源；太阳能亦可 产生600-800℃ 的高压过热蒸汽。
2）热化学制氢面临的技术挑战 反应过程的控制，以及中间产物的分离。 3）热化学制氢的材料难题——耐酸以及高温材料的研究
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光合微生物产氢
投入：光能 产出：氢气
光合微生物产氢
直接光解产氢 间接光解产氢 光发酵产氢
• 光能
直接光解产氢
光能自养型微生物
氢气
• 特点：直接利用光能产生氢气
例－绿藻
• 绿藻属于人类已知的最古老植物之一，通过 进化形成了能生活在两个截然不同的环境中 的本领。
• 当绿藻生活在平常的空气和阳光中时，它像 其他植物一样具有光合作用。光合作用利用 阳光，水和二氧化碳生成氧气和植物维持生 命所需要的化学物质。
光合微生物制氢的总况
• 优势明显：以太阳能为能源、以水为原料，能量 消耗小，生产过程清洁，受到各国生物制氢单位 的关注。
• 现况无奈：目前光合微生物制氢离实用化还有相 当距离，光能转化率低，要大量制氢，就需要很 大的受光面积，还没有满意的产氢藻。
• 仍有希望：但普遍认为，光合生物制氢很有发展 前景。据美国太阳能研究中心估算，如果光能转 化率能达到10%，就可以同其他能源竞争。
• 然而当绿藻缺少硫这种关键性的营养 成分，并且被置于无氧和光照环境中 时，绿藻就会回到另一种生存方式中 以便存活下来，在这种情况下，绿藻 就会产生 光能
光能自养型微生物(光合作用)
有机物
• 光能
光能自养型微生物(产氢过程)
氢气
特点：先利用光能生产有机物，再利用光能分解 有机物而产生氢气
• 当这种适应了厌氧条件的蓝细菌被放回光 照且厌氧的环境中时，产氢速率可以大幅 度提高
• 它的光合作用正常后，则停止产氢
固氮酶：催化还原氮气成氨，氢气作为副产物产生
可逆氢酶：能够氧化合成氢气 吸氢酶：氧化由固氮酶催化产生的氢气
光发酵产氢
有机物 光能异养型微生物
光能
氢气
特点：利用光能分解有机物，并产 生氢气
原理
• 此类微生物无PSII光合系统，无法利用水来 产生氢离子。
• 它们而是利用光能将有机物分解，产生氢 离子和高能电子。产氢酶再利用这些中间 产物和ATP来产生氢气。
例－无硫紫细菌
无硫紫细菌在缺氮条件下，用光能和还原性底 物产生氢气 : C6H12O6 + 12H2O Light energy 12H2 + 6CO2 代表菌株为： Rhodospirillum rubrumL: 180 ml H2/L of
culture/h; Rb.spheroides: 3.6-4.0 L H2/L or
immobilized culture/h 已有将这类微生物光发酵产氢用于处理有机 废水的实例
• 目前研究得比较多的光合产氢微生物还有 颤藻属、深红红螺菌、球形红假单胞菌、 深红红假单胞菌、球形红微菌、液泡外红 螺菌等。
目前的主要问题
• 微生物制氢的反应机理没没有得到很好的 研究（包括各种遗传机制、能量代谢与物 质代谢过程的研究），没有建立起完善的 理论体系，对科学研究的更快发展不利。
微生物为何能产生氢气？？
微生物产氢的关键因素－产氢酶
• 产氢过程中能够使质子还原为氢气的酶有 固氮酶和氢酶两种。
• 固氮酶是由两种蛋白质分子构成的金属复 合蛋白酶,能催化还原氮气成氨，氢气作为 副产物产生。
• 现有的研究大多为实验室内进行的小型试 验，采用批式培养的方法居多，利用连续 流培养产氢的报道较少。试验数据亦为短 期的试验结果，连续稳定运行期超过40天 的研究实例少见报道。即便是瞬时产氢率 较高，长期连续运行能否获得较高产氢量 尚待探讨
• 许多研究还都集中在细菌和酶固定化技术 上，离工业化生产还有很大差距
• 1.生长较快,在短时间内可达到较高的细胞 浓度
• 2.产氢速率快，转化率高。其中Rubrivivax gelatinosus能够100%转换气态的CO成H2
微生物水气转换制氢
• 水气转换是CO与H2O转化为CO2和H2的反 应。以甲烷或水煤气为起点的制氢工业均 涉及CO的转换，因此水气转换是工业制氢 的一个基础反应。水气转换属放热反应， 高温不利于氢的生成，然而高温有利于动 力学速率提高。
• 过去是用化学的方法进行水气转化
• 现在出现了利用微生物进行水气转化的方 法
6.1.2 生物制氢
优点：
• 耗能低、效率高； • 清洁、节能和可再生； • 原料成本低，制氢过程不污染环境； • 一些生物制氢过程具有较好的环境效益
生物制氢的方法
生物制氢研究发展历程
• 100多年前科学家们发现在微生物作用下， 通过蚁酸钙的发酵可以从水中制取氢气。
• 1931年，Stephenson发现了细菌中的氢 酶可以催化氢气与氢离子的可逆反应。
• 氢酶是微生物体内调节氢代谢的活性蛋白。 氢酶又可以分为吸氢酶、可逆性氢酶。氢 酶在微生物中主要功能是吸收固氮酶产生 的氢气。可逆性氢酶的吸氢过程是可逆的， 吸氢酶的吸氢过程是不可逆的。因此从产 氢需求出发，常构建吸氢酶基因缺陷的突 变体以增加产氢的速率。
微生物制氢的三大方法
• 1.光合微生物产氢 • 2.微生物水气转换制氢 • 3.暗发酵制氢
• 1937年，Nakamura发现光合细菌能在黑 暗中放氢。
• 1942年，Gaffron和Rubin发现海藻－栅 藻能通过光合作用放出氢气。
• 1949年，Gest等研究证明深红红螺菌在有 机碳的存在下可以放出氢气
• 1976年，孙国超等分离出了产氢量和产氢 时间都较可观的产氢菌。
• 1984年，日本的Miyake等筛选出了平均 产氢率达18.4微升/h*mg的非硫光合细菌
• 目前己发现两种无色硫细菌Rubrivivax gelatinosus和Rubrivivax rubrum能进行 如下反应 ：
• CO(g) + H2O(l) CO2(g) + H2(g)
• 这提供了利用合成气转换制氢的新途径
• 微生物水气转换制氢
投入：CO与H2O
微生物
产出： CO2和H2
这两种无色硫细菌的优点：
总反应式为： 光合作用 12H2O + 6CO2 Light energy C6H12O6 +6O2 +6H2O 产氢反应 C6H12O6 + 12H2O Light energy 12H2 +6CO2 +6H2O
例－蓝细菌
• 蓝细菌主要分为：蓝绿藻、蓝藻纲类、 蓝藻类
• 当蓝细菌处于厌氧黑暗环境中一段时间后， 开始合成产氢酶