生物质厌氧发酵制氢技术研究进展

聚焦生物质厌氧发酵制氢技术进展,分别从发酵菌源、生物质制氢原料、生物质制氢反应器、发酵制氢影响因素和优化工艺等方面进行综述。研究结果显示,不同种类的生物质原料能有效拓展生物质发酵制氢的应用范围,反应器结构和发酵工艺因素的优化有利于提高生物质发酵制氢的产率和效率。近年来,通过固定化技术、添加纳米颗粒等方法能够促进生物质发酵产氢,通过将暗发酵与光发酵偶联,有利于提升生物质发酵制氢工艺的经济性。在此基础上,对生物质发酵制氢技术进行了展望。     

清洁生物质秸秆能源研究进展

秸秆生物质是一种洁净的可再生能源,具有硫、氮含量低,环境污染小等优点。目前,国内外秸秆生物质主要有裂解制取汽柴油、水解生产乙醇、燃料甲醇、厌氧消化制取沼气、固化生物性煤、秸秆发电、生物质制氢等方面技术的研究及应用。阐述了各种技术的特点和存在的问题,提出了清洁秸秆生物质能源应加强裂解液化技术的研究以及工艺过程的开发,并对其未来的应用前景作了一定的预测。     

煤直接液化残渣的性质与气化制氢

简要介绍了煤直接液化残渣的物化性质以及回收利用方法,着重评述了国内外在线残渣气化制氢方面的研究进展,并对残渣气化制氢的可能性和合理性进行了论证。同时介绍了煤的集成液化工艺。该工艺将煤的加氢液工厂和煤的气化工厂联合起来,利用液化残渣作为气化的主要原料来制氢,从而可实现对煤的分级转化,达到降低煤液化成本的目的。     

生物油水蒸气催化重整制氢研究进展

生物油催化重整制氢是生物质转化为高品位能源的主要发展方向之一,引起了国内外的广泛关注。本文主要介绍了国内外生物油制取氢气的工艺、催化剂制备等技术。作者建议开发生物油流化床催化重整制氢技术和开发高效耐磨催化剂等,从而降低生物油制氢的成本。     

生物质衍生物重整制氢研究进展

氢能是公认的较为理想的绿色能源,开发利用氢能不仅能摆脱对传统化石能源的长期依赖,还能解决能源短缺及环境污染问题,低成本且高效环保地制取氢气有利于中国能源结构转变与可持续发展战略的实施,其中利用可再生生物质衍生物重整制氢技术越来越受到人们的关注。从化学与能源角度出发,综述和评论了国内外以生物醇类、苯酚类、酸类三大主要生物质衍生物为原料重整制氢的研究,分析了这些生物质衍生物重整制氢的反应机理,集中阐述了催化剂和载体对重整制氢的作用效果,以及催化体系所面临的问题及改进办法。结合目前制氢发展着重于催化剂改性、载体优化、工艺改进等方面的研究趋势,提出未来可深入开发新型载体和助剂、丰富催化剂体系、整合各种制氢工艺的研究方向。     

生物质气化制富氢合成气的研究进展

生物质气化制取富氢合成气因其原料的清洁可再生性、产物应用方式的多样性被认为是最具发展前景的制氢方式之一。催化剂对调控生物质气化产物组成及焦油的裂解具有重要作用。本文综述了化石能源制氢、水分解制氢和生物质制氢方法,分析了生物质气化制氢的优势和局限性,以及存在的问题;重点介绍了生物质气化制氢的影响因素(气化剂、反应温度和催化剂)和用于生物质气化的主要催化剂种类(镍基、白云石和碱及碱土金属催化剂)及其特点,分析国内外生物质气化制取富氢合成气和催化剂的研究现状,探讨了催化气化制取富氢合成气的发展前景,提出有待解决的问题和研究方向。     

生物质热化学法制氢技术的研究进展

介绍木质生物质热化学法生产氢气的四条主要技术路线,分别是生物质气化制氢、生物质热解油制氢、生物质超临界水气化制氢、源于生物质的小分子有机物催化重整制氢方法,着重从化学反应机理、热力学模拟、催化剂种类、工艺开发、工业化进展等方面总结生物质热化学制氢技术的最新研究进展,分析了各类小分子制氢的热力学规律,并指出工业化过程存在...     

生物质热解液化制备生物油技术研究进展

介绍了国内外生物质热解液化工艺、主要反应器及其应用现状;简述了生物质催化热解、生物质与煤共热解液化、微波生物质热解、热等离子体生物质热解几种新型热解工艺;并对目前生物质热解动力学研究进行了总结;对未来生物质热解液化技术的研究进行了展望。     

共热解过程中煤与生物质相互作用的研究进展

煤炭与生物质共热解是实现煤炭高效清洁利用的重要途径之一。共热解可改善煤炭单独热解产生的污染问题和生物质单独利用时能源密度低、季节性供应不平衡的问题,不仅能提高煤炭转化效率,还能获得更高品质油品。本文从煤与生物质共热解的影响因素、研究方法和共热解过程中组分间相互作用等方面出发,对近期国内外煤与生物质共热解的研究进行综述。总结了生物质种类、热解工艺参数和热解反应器的类型对煤与生物质共热解过程的影响规律以及煤与生物质在共热解过程中的相互作用过程,即半焦与挥发分间的相互作用、挥发分间的相互作用、生物质中碱金属对共热解的催化作用,并针对如何进一步认识煤与生物质相互作用机理、提高共热解效率等问题和发展方向作了展望。     

生物质空气-水蒸气催化气化制氢技术

生物质气化技术已在国内外得到广泛的开发和运用,但由于燃气品质较差,焦油较多,限制了生物质气化气的进一步利用。利用生物质制氢可以实现二氧化碳归零排放,从根本上解决化石能源消耗带来的温室效应问题,已引起世界各国研究者的普遍兴趣。本文介绍了生物质催化气化制氢概况,讨论了在气化过程中发生的主要化学反应以及影响可燃气中氢气含量的主要因素,进而给出了生物质催化气化制氢的典型流程。     

加快生物质废弃物吸附增强制可再生氢气

作为全球性的优质能源载体,氢的主要生产方式包括碳氢化合物（例如天然气、煤炭和生物质）的热化学过程以及使用电力来源与可再生能源（如风能或太阳能等）的水电解过程。目前的水电解技术在大规模制氢方面经济竞争力亟待提升。本文指出：为了在2060年实现碳中和,迫切需要开发绿氢制备新技术,大力发展可再生制氢和低碳制氢。具有碳捕集、利用和封存的碳氢化合物低碳制氢（蓝色）技术将占重要地位,随后逐步转向可再生制氢（绿色）,并有望全面实现零碳制氢,进而对长期低碳化社会的发展至关重要。文章提出我国生物质资源非常丰富,但生物质废弃物制氢的技术成熟度仍然较低,迫切需要开发从生物质中高效生产可再生氢气的新技术,以显著提高氢气产量并降低成本;吸附增强反应代表了一种可用于可持续生产氢的有前景的新技术;氢气的产率和纯度可以通过过程强化得到显著提高,制氢过程的强化可以在多功能反应器中实现,其中重整和/或气化、水煤气变换和CO₂移除步骤可将重整/水煤气变换反应催化剂和CO₂捕集剂混合而集成到一个反应器中。最后指出：由于该过程潜力巨大,因此应助推耦合气化和吸附增强反应过程从生物质废弃物中生产可再生氢气的工艺过程,以加快推进碳中和进程。     

生物质热化学制氢的研究进展

介绍了生物质制氢的路线,详细分析了制氢研究的热点-生物质热化学方法,包括热裂解、气化及超临界水气化三种方法的研究进展,总结了相关试验方法及装置,其中介绍了催化剂的使用、实验装置的选取及操作条件的采用,指出了研究中存在的问题,最后对生物质制氢技术进行了展望。     

化石原料制氢技术发展现状与经济性分析

对煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢以及工业副产回收氢气等化石原料制氢技术发展现状进行了详细分析,研究对比了几种化石原料制氢技术的生产成本与经济性,并对化石原料制氢产业发展前景进行了深入思考,总体认为：煤制氢具有资源成本优势,是实现大规模制氢的首选技术;天然气制氢发展潜力大,但目前存在资源约束和成本较高的问题;工业副产回收氢气是未来颇具发展潜力的制氢方式;甲醇制氢规模灵活,但存在设备成本高、稳定性较差等不足。在当前太阳能等新能源制氢技术尚未成熟的现实条件下,化石原料制氢必将担当主要角色,未来氢能产业必将是化石原料制氢与电解水制氢、新能源制氢多种方式共存、多元化发展的供给格局。     

光生物制氢技术研究进展与经济分析

氢能可作为汽车清洁能源替代石油等碳基能源,但目前以石油、煤炭、天然气为原料生产氢气是不可持续的。通过热解、电解、光解和生物质化学分解等途径可以由太阳能制取可再生氢气。本文重点介绍其中的光生物法生产可再生氢能的国内外研究现状和发展趋势,计算了几种光生物法制氢工艺的太阳能氢气(STHs)转换效率,对比分析了近10年来该技术工业可行性的经济技术评估结果,并估算了光生物法生产可再生氢能的全生命周期(LCA)CO2排放指标。     

生物质热转换制氢的研究进展

氢气是一种理想的洁净能源。从能源角度和环境角度考虑,发展生物质制氢技术都具有重要的意义。生物质制氢技术主要包括热化学法和生物法,其中热化学法主要是将生物质气化或液化,再进行重整和水蒸气变换反应,获得氢气。本文综述了生物质热化学转化(包括气化、超临界水气化、热裂解等)制氢技术的研究进展,并对典型的制氢技术作了评述和展望。     

基于过程模拟和随机森林模型的生物质制氢过程因素分析与预测

生物质可以替代化石燃料,减少温室气体排放,是一种有前途的可再生能源。生物质通过化学链气化制备氢气,碳化活化制备活性炭,两条工艺路线耦合可以联产绿色能源氢气和具有高附加值的活性炭,但是原材料选择和工艺参数优化成为规模化生产的主要障碍。在生物质联产氢气和活性炭工艺模型的基础上,建立高性能的随机森林预测模型,并探究生物质组分、工艺参数和过程产物对联产工艺的相对重要性。结果表明:生物质组分中的灰分、碳元素、氢元素的含量以及气体重整温度和水蒸气用量是准确预测氢气浓度和产量的重要影响因素。其中,重整温度、合成气中氢气浓度、水蒸气用量三个影响因素对氢气浓度的影响高达61%,活化剂用量、水蒸气用量两个因素对氢气产量的影响高达63%。此外,基于随机森林模型对生物质制氢过程中的因素进行分析和优化,可以实现氢气浓度达到96.8%(体积)。     

制氢技术现状及展望

矿物燃料制氢是主要的制氢方法，其中以天然气蒸汽转化制氢的成本最低。重油部分氧化和煤气化曾经是制氢的重要方法，由于生产成本较高其发展有所减缓。这三种制氢过程制得合成气后还要经过变换完成进一步制氢，最后脱除CO2得到较纯的氢气，过程复杂。随着燃料电池的商业化进程的日益加快，低成本的、不含或少含CO的制氢技术受到广泛关注，其中铁蒸汽法和甲烷催化裂解法制得的氢气不含CO和CO2，过程得到简化。显然，矿物燃料制氢要向大气排放大量的温室气体，对环境不利。水电解制氢是较理想的制氢方法，不产生温室气体，但生产成本较高。因此水电解制氢适合电力资源如水电、风能、地热能、潮汐能以及核能比较丰富的地区。其他制氢技术如热化学制氢、太阳能制氢、生物质制氢以及等离子体制氢也在开发之中，相信是矿物燃料制氢与水电解制氢的有效补充。     

以生物质为原料的未来绿色氢能

目前开发氢能技术已具备了推广应用的基本条件,而发展生物质为原料的绿色氢能将有助于解决氢气来源绿色化与氢气储运成本两大问题。本文首先从解决氢能源发展制约因素、实现碳中和目标、加速生物质资源化能源化利用的角度阐述了发展生物质绿色氢能的意义。接着,从氢能产业的政策环境和技术成熟度分析出发,对我国氢能源的制取和储运技术发展现状及存在的问题进行了分析,比较高压、液氢和含氢化合物作为氢载体储运的几种方式,提出以生物质作为氢载体储运具有的突出优势。最后,探讨了生物质氢载体未来的发展方向,对氢生产和储运的多条技术路径成本和产业化前景进行了初步技术经济分析,指出以生物质为原料生产的甲烷、甲醇和乙醇有望成为最先实现产业化的储氢载体,在未来将有可能成为实现氢燃料电池“绿色化”的一种经济可行的方式。     

甲醇水蒸气重整制氢研究进展

氢气需求的持续增长,带动制氢技术的不断进步。煤制氢技术投资较高,天然气制氢原料来源受到限制,电解水制氢成本较高。甲醇制氢投资适中,适合各种规模的制氢装置,铜基催化剂反应温度低,低温活性和氢气选择性好,价格低廉,因而甲醇制氢技术得到广泛应用。催化剂载体和助剂的改进研究,对工业催化剂的改进具有重要的指导意义。综述甲醇水蒸气重整制氢工艺、反应机理和催化剂,介绍了催化剂载体和助剂等方面的研究进展情况。