生物质制氢介绍及自我思考.docVIP

生物质制氢介绍及自我思考 摘 要：氢能是未来能源的新希望，而生物质资源又是一种丰富的可再生能源。利用生物质制取氢气逐渐成为各国研究的对象。本文将简单介绍当今生物质制氢的主要技术，讲述它们的主要原理和方法，并比较分析国内外各类技术的优缺点。通过比较分析提出自己的一些思考和对生物质制氢技术的未来展望。 关键词：生物质；制氢；热化学；生物转化 Biomass Hydrogen Production and Selfthought Abstract: Hydrogen is the hope of the future energy and biomass resources is a kind of abundant renewable energy. Biomass hydrogen gradually became the focus of various countries. This article briefly introduce the main technology of biomass gasification and their main principle and method, then analyze the advantages and disadvantages of all kinds of domestic and foreign technology. Through the comparative analysis, I put forward some thinking and future prospect of hydrogen production technology . Key words: biomass; hydrogen production; thermochemistry；biotransformation 1.概述 当今世界，为了解决能源短缺、环境污染日益严重和经济持续发展等问题，洁净新能源和可再生能源的开发已是迫在眉睫。氢能作为一种洁净的能量载体，具有可储可输的特点，从长远上看，它的发展可能带来能源结构的重大改变，而在目前它是一种理想的低污染或零污染的车用能源，国际上公认在不远的将来氢燃料汽车将是解决城市大气污染的最重要途径之一。因此，氢能作为解决当前人类所面临困境的新能源成为各国大力研究的对象。中国中长期科技发展规划将可再生能源制氢技术作为未来的重点研究项目。 生物质是由光合作用而产生的有机体。生物质资源包括农作物、林作物、随身藻类、光合成微生物类等等。生物质资源丰富，地球上每年生物质能总量1400-1800亿吨，相当于目前每年总能耗的10倍。我国年产农作物秸秆6亿多吨，加上薪柴、林业和木材加工废弃物、工业生物质垃圾等，可利用的生物质资源约30亿吨。[1]由于其利用具有低污染、分布广等特点，它已成为发展氢经济颇具前景的研究领域之一。 生物质制氢技术是一种无污染的清洁生产技术，已在世界上引起广泛重视，越来越多的科学家投身并致力于生物制氢技术的研究开发和应用，日本、美国等一些国家为此成立了专门机构，并建立了生物制氢的发展规划，以期通过对生物制氢技术的基础性和应用性研究，使该技术实现商业 化生产。笔者首先介绍一下生物质制氢技术的种类和发展，并对该技术在国内和国外的发展进行思考，分析生物质制氢技术在未来的战略地位。 2.生物质制氢主要技术 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，以及暗发酵和微生物燃料电池等技术。 2.1热化学制氢技术 生物质热化学气化或热解制氢的原理是：在一定的热力学条件下，将组成生物质的碳氢化合物转化成为含特定比例的CO和H2等可燃气体，并且将伴生的焦油经过催化裂化进一步转化为小分子气体，同时将CO通过蒸汽重整(水煤气反应)转换为氢气等的过程。 生物质和煤在组成结构上有很大的不同。生物质由纤维素、半纤维素、木质素、惰性灰和一些萃取物组成，具有独特的晶格结构和组织，含氧量高，挥发份含量高，其焦炭的活化性强。[2]与煤相比，生物质在本质上具有更高的活性，更适合热化学转化制氢。 图1为热化学转化制氢流程图。生物质热化学制氢的基本方法是将生物质原料(薪柴、锯末、麦秸、稻草等)压制成型，在气化炉(或裂解炉)中进行气化或热裂解反应，获得富氢燃料气，再将富氢燃料气中的氢与其他气体通过变压吸附或变温吸附分离，获得高品质氢。 图1 热化学转化制氢流程 2.1.1生物质催化气化制氢 生物质催化气化制氢是加入水蒸