中低温废热与甲醇重整结合的氢电联产系统

提出了烧结机烟气中低温废热与甲醇蒸汽重整制氢整合的新方法,模拟建立了中低温废热结合甲醇重整制氢的系统.基于能的品位概念,采用EUD图像火用分析方法,揭示低品位的中低温废热转化为高品位化学能的能量转换特性;研究了中低温废热品位的提升随甲醇重整反应温度的变化规律.研究结果表明:新型制氢系统的火用效率有望达到82 8%,比传统甲醇制氢系统约高12个百分点,甲醇燃料节能率23.7%.另外,初步静态经济性分析表明:新系统可使氢气生产成本约为1.5元/m3,远低于电解水制氢成本(5.5元/m3).当甲醇原料成本价格保持在一定的价格范围内,其制氢成本可以与传统天然气制氢成本1.2元/m3相竞争.本研究为冶金工业同时解决中低温废热利用和制氢能耗高的难题提供了一个新途径.     

生物制氢技术发展历程及其特征

介绍了生物制氢技术的发展历程,通过分析各种生物制氢技术的特征及研究进展,指出光合生物制氢技术是一种最具发展潜力的生物制氢方法。     

底物质量浓度对玉米秸秆同步糖化生物制氢的影响

利用HAU-M1光合细菌对玉米秸秆同步糖化生物制氢工艺进行实验研究,提出了同步糖化生物制氢工艺中玉米秸秆底物质量浓度与pH值、还原糖质量浓度、氢气体积分数和累积产氢量等因素之间的相关关系,探讨了底物质量浓度对玉米秸秆同步糖化生物制氢工艺的影响规律。实验结果表明:当玉米秸秆底物质量浓度为25g/L时,玉米秸秆同步糖化生物制氢工艺的累积产氢量达到最高,为186mL;当玉米秸秆底物质量浓度为15g/L时,玉米秸秆同步糖化生物制氢工艺的氢气体积分数达到最高,为48%;玉米秸秆同步糖化制氢工艺的产氢高峰期为12~48h,48h后逐渐停止产氢,可为进一步优化和完善以生物质为基质的同步糖化生物制氢工艺理论与技术提供科学参考。     

基于神经网络和遗传算法的光合细菌制氢发酵技术研究

生物制氢与畜禽粪便污水处理的有机结合,对于开发新能源、治理污染和废物综合利用具有重要意义。该文在利用神经网络对光合细菌制氢发酵特性进行建模的基础上,将全局寻优遗传算法与神经网络模型相结合,实现了制氢发酵特性的优化,得到了可获得最大产氢量的制氢发酵条件组合。此研究为畜禽粪便污水光合细菌制氢技术的工业化生产提供了有意义的参考。     

微藻生物制氢技术

介绍了微藻光合制氢技术的生物原理及固氮酶和可逆产氢酶的产氢机制.讨论了基于微藻的硫缺乏生理调控而发展起来的一步法与两步法光解制氢的方式,其中微藻可逆产氢酶两步法间接光解制氢是最具发展潜力的制氢方式.分析了实现微藻光合制氢的限制因子及要解决的问题,指出高效光合产氢藻株的筛选及高效光反应器的实现是该技术获得成功的关键,使微藻大规模光合产氢成为可能.     

生物制氢反应器流场的数值模拟

将CFD技术应用于生物制氢反应器的数值模拟和流场分析,基于标准紊动能.紊动能耗散率(k-ε)方程求解,得到详细的流场信息;比较不同桨槽径比和不同搅拌转速下的流场,分析流场变化对生物制氢工艺的影响.结果表明,桨槽径比为0.6的PBT桨能够产生合理的径向速度分布使微生物与底物充分接触,输入的能量大多耗散在搅拌桨附近,适合生物制氢反应器的工艺需要.通过计算得到了不同转速下的反应区入口流量和扭矩,对进一步研究生物制氢反应器的工业化应用和运行控制有一定参考价值.     

有机废水生物制氢的连续流发酵工艺

对生物制氢的工程实践应用的研究进行了评论性的回顾。讨论了发酵法生物制氢系统的特点，重点讨论了厌氧发酵生物制氢系统的工艺流程与设计、工程控制参数与发酵调控、产氢速率与产量的提高技术对策等许多技术问题。     

生物油水蒸气催化重整制氢研究进展

氢气作为一种环境友好的清洁能源,人们对它的关注度越来越高。生物油水蒸气催化重整制氢是未来制氢的一种可行性方案。本文综述了近年来生物油水蒸气重整制氢的研究进展。主要从重整制氢反应机理、热力学分析、催化重整催化剂、代表性的重整反应器方面进行讨论,指出催化重整中的主要问题是碳沉积导致催化剂失活。研制高活性、高稳定性、高选择性的催化剂是生物油催化重整制氢的关键。     

生物制氢和氢能发电

本文阐述了光发酵生物制氢技术和厌氧发酵生物制氢技术制氢的机理以及光合–发酵杂交技术的优势。采用生物制氢技术有利于减少环境污染,节约不可再生能源,应该成为未来能源制备技术的发展方向。随着氢能规模化、工业化生产,借助于氢的输送成本低,损失小的输电优势。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。氢能发电技术将不断发展和日趋成熟并逐步获得广泛应用。     

生物制氢混合培养系统启动与运行的人工操作

采用连续流搅拌槽式反应系统(CSTR)作为反应装置,以糖蜜废水为发酵底物,污水处理厂剩余污泥为反应的启动污泥,着重对pH和氧化还原电位(ORP)调控下生物制氢反应器乙醇型发酵的启动进行了研究.结果表明:在温度为(35±1)℃,水力停留时间(HRT)为6h,进水COD为4000mg/L时,通过调节ORP和系统pH值可在约33d实现生物制氢反应器中微生物的主要代谢类型为乙醇型发酵,并实现稳定产氢.     

可再生能源制氢综合能源管理平台研究

  目的  氢能是一种绿色高效的清洁能源,可以通过多种方式转化为电能、热能等加以利用。可再生能源制氢是实现碳达峰、碳中和目标的重要支撑。可再生能源制氢属于新型项目,是电力行业与化工行业的结合,系统间耦合性不强,提高能源综合利用率是可再生能源制氢的研究重点。  方法  文章介绍了当前主要的制氢工艺,对比了灰氢、蓝氢和绿氢的主要特点,阐述了风电及光伏制氢的主要系统,并提出了通过构建综合能源管理平台对可再生能源制氢各系统进行统筹管控的思路。  结果  在综合能源管理平台制定控制策略可以平衡功率,实现最优调度从而减少弃风弃光,而且还可以降低单位制氢成本。  结论  综合能源管理平台可以提高可再生能源制氢的能源综合利用率,对可再生能源制氢项目的推广起到支撑的作用,为可再生能源制氢领域的研究人员提供了重要的参考借鉴     

利用OLR和pH调控快速建立生物制氢反应器

以连续流搅拌槽式反应器(CSTR)作为反应装置,以糖蜜废水为底物利用活性污泥制取氢气,着重对有机负荷(OLR)和pH调控下生物制氢反应器乙醇型发酵的快速启动进行了研究.结果表明,在污泥接种量(以 VSS计)为17.74g/L、温度为35℃±1℃、水力停留时间(HRT)为6h的条件下,通过调节进水化学需氧量(COD)质量浓度和系统pH值,约12d就可以快速实现生物制氢反应器中微生物的主要代谢类型为乙醇型发酵,实现稳定的氢气生产.     

基于甲醇重整制氢的动力系统技术

对甲醇重整制氢的动力系统技术进行探讨,分别从甲醇重整制氢内燃机、甲醇重整制氢高温质子交换膜燃料电池（high temperature proton exchange membrane fuel cell,HT-PEMFC）、甲醇重整制氢低温质子交换膜燃料电池（low temperature proton exchange membrane fuel cell,LT-PEMFC）等3个方面进行阐述。甲醇重整制氢内燃机动力系统对重整气的品质要求比较低,而且内燃机技术相对成熟,研发人员可以充分利用现有内燃机产业基础以及产业链,预期能够较快地进入市场应用。目前HT-PEMFC动力系统技术成熟,其对重整气体品质要求较高（CO体积分数<2%）,可以在便捷式电源、分布式发电以及电动汽车增程器上使用。甲醇重整制氢LT-PEMFC动力系统在应用时须要对重整气进行纯化才能满足LT-PEMFC的要求（H₂体积分数>99.999%）,目前该技术还处于前期研究阶段。     

氢能制取和储存技术研究发展综述

综述了氢能制取和储存技术研究的最新发展现状。生物质制氢、太阳能热化学循环制氢、太阳能半导体光催化制氢、核能制氢等技术具有资源丰富、使用可再生能源的优点,能克服传统电解水制氢能耗高和矿物原料有限的缺点,成为提高制氢效率、实现规模生产的研究重点。加压压缩储氢技术的研究进展主要体现在改进容器材料和研发吸氯物质方面;液化储氢技术研发重点是降低能耗和成本;金属氢化物储氢技术正努力突破储氢密度低的难题。氢能制取、储存技术正在走向实用阶段,重点技术方向是以水为原料,实现大规模、经济、高效和安全地制氢储氢,推动氢能可持续和洁净的利用,促进能源安全。     

光合生物制氢系统菌种连续培养装置的设计及实验研究

根据光合生物制氢系统连续运行的菌种要求以及光合产氢菌种HAU-M1的生长特性,设计一套针对大中型光合生物制氢系统的光合细菌菌种培养装置,研究该装置对菌种的连续培养和菌种稳定供应的影响因素,优化其初始接种量、水力停留时间等工艺参数并进行连续性培养及运行实验。研究表明:在初始接种量15%,水力停留时间48 h,温度30℃,光照强度2080 Lux,p H值6.8的条件下,菌种培养装置出口培养液浓度可稳定在10%~20%,出口流量维持在约28.96 L/h,可满足光合生物制氢系统对菌种稳定供应的实际需要,验证了光合细菌菌种培养装置应用于光合生物制氢系统连续性运行的技术可行性。     

有机废水发酵法生物制氢中试研究

利用厌氧细菌的产酸发酵作用进行生物制氢的生物制氢技术 ,在世界范围内受到普遍重视。然而 ,多数研究都集中在纯菌种的产氢机理上 ,而对混合菌种的研究较少。该文在小试研究成果的基础上 ,利用驯化的厌氧活性污泥进行了中试规模的生物制氢试验研究 ,获得了 30mol/kgVSS .d的持续产氢能力。试验结果表明 ,将运行参数控制在温度 35℃、pH4 0～ 4 5、HRT4～ 6h、ORP - 10 0～ - 12 5mV、进水碱度 30 0～ 5 0 0mg/L (以CaCO3 计 )、容积负荷 35～ 5 5kgCOD/m3 ·d等范围时 ,发酵法生物制氢反应器的最大持续产氢能力可达 5 7m3 /m3 ·d。中试制氢反应器具有良好的抗负荷冲击能力和运行稳定性 ,对制糖废水中的COD去除率可达到 2 0 %以上 ,去除单位COD可获得 2 6mol/kgCOD的产氢率。     

基于规划算法的并联制氢装置效率优化控制方法

文章提出了一种并联制氢装置的效率优化控制方法。首先建立了制氢装置的效率模型;然后通过构建多并联制氢装置的效率优化目标函数和约束条件,采用混合整数线性规划算法优化不同并联制氢装置最优功率分配值,实现最大效率运行;最后通过MATLAB仿真验证该方法的有效性和可行性。结果表明,与分级投切、功率均分方式下的运行效率相比,所提效率优化控制方法可有效提高波动功率下并联系统的运行效率。     

基于双循环流化床的生物质制氢近零排放系统设计

通过对生物质气化制氢技术和钙基吸收剂CCCR分离技术进行对比分析,发现双流化床反应器是实现制氢和CO_2分离的合适装置,且二氧化碳的固化反应加快了气化制氢反应的进行。将两种技术进行耦合,可以实现生物质制氢近零排放。     

能量投入与成本视角的氢能技术经济分析与产业发展政策

本文对氢能发展的能量效益与技术经济成本进行了分析,探讨了氢能发展的优劣势。在此基础上,本文认为氢能产业的发展路径应包括：（1）扩大应用范围,并通过需求增长拉动相应基础设施建设的发展,多使用低成本能源制氢;（2）继续突破关键性产业技术,实现技术成本的下降,主要在制氢环节和燃料电池环节;（3）寻找更能承担较高成本的用氢领域,主要是应急电力保障;（4）发展载氢液体燃料解决综合能源消耗尤其是在储存和运输中能耗过高的问题,建议使用褐煤、煤层气等廉价化石能源来源的氢与碳捕捉、生物碳相结合的制取路线。     

新型生物制氢反应器的运行及产氢特性

以厌氧活性污泥为产氢菌种,糖蜜废水为底物,研究了新型外循环颗粒污泥膨胀床(ECGSB)生物制氢反应器的运行及产氢特性.结果表明,ECGSB反应器可在较高的容积负荷(VLR)下实现高效稳定的产氢,稳定运行时,反应器内可观察到自絮凝产氢颗粒污泥的形成,污泥平均浓度高达24.1gVSS/d,系统最大产氢能力为7.43m3/m3·d,发酵气中氢气体积含量为50%～56%.系统形成自絮凝产氢颗粒污泥是ECGSB反应器高效运行和产氢的关键,自絮凝产氢颗粒污泥既增加了活性产氢细菌的生物持有量,又提高了系统抗冲击负荷的能力.连续流运行各项参数表明,ECGSB反应器具有良好的运行稳定性和产氢优势;提出乙醇型发酵快速启动的调控对策,在发酵法生物制氢领域具有广泛的应用前景.