[發明專利]一種利用生物質制氫的方法

無效

• 申請號: 200910216337.5
• 申請日: 2009-11-25
• 公開（公告）號: CN102070124A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 王念軍
• 申請（專利權）人: 王念軍
• 主分類號: C01B3/36
• 分類號: C01B3/36;C01B3/48;C01B3/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及能源領域，特別涉及一種利用生物質制氫的方法。

背景技術

目前，80％以上的能源與有機原料來自于化石能源。隨著化石能源的枯竭及其使用所帶來的環境問題的日益嚴重，人類將面臨嚴重的能源危機與環境污染。氫是一種理想的新能源，具有資源豐富，燃燒熱值高，清潔無污染，適用范圍廣的特點。制氫的方法有很多，電解水是大規模生產氫的一種途徑，然而，水分子中的氫原子結合得十分緊密，電解時要耗用大量電力，比燃燒氫氣本身所產生的熱量還要多，因此若直接利用火電廠供應的電力來電解水，在經濟上是不可取的。各種礦物燃料制氫如天然氣催化蒸汽重整等，但其作為非可再生能源，儲量有限，且制氫過程會對環境造成污染。因此，利用可再生能源，如太陽能、海洋能、地熱能、生物質能來制取氫氣是極具有吸引力和發展前途的。利用生物質制氫可以實現CO₂歸零的排放，解決化石燃料能源消耗帶來的溫室效應問題。

發明內容

本發明所解決的技術問題是提供一種利用生物質制氫的方法。

該方法包括如下步驟：

A、生物質氣化；

B、合成氣催化變換；

C、氫氣分離、凈化。

進一步地，生物質氣化過程是將預處理過的生物質在氣化介質中加熱至700度以上，將生物質分解為合成氣；氣化介質為空氣、純氧、水蒸氣或這三者的混合物。生物質氣化的主要產物為H2、CO₂、CO、CH₄，混合氣的成分組成比因氣化溫度、壓力、氣化停留時間以及催化劑的不同而不同。

進一步地，合成氣催化變換過程是采用水蒸氣氣化合成氣，使合成氣催化變換，具體地，是以混合木塊為氣化原料，氣化介質為空氣，使燃燒區溫度為840度以上時使合成氣催化變換。

進一步的，氫氣分離、凈化可以采用如下方法：

(1)金屬氫化物分離法：氫同金屬反應生成金屬氫化物的反應是可逆反應。當氫同金屬直接化合時，生成金屬氫化物，當加熱和降低壓力時，金屬氫化物發生分解，生成金屬和氫氣，從而達到分離和純化氫氣的目的。利用金屬氫化物分離法純化的氫氣，純度高且不受原料氣質量的影響。

(2)變壓吸附法：在常溫和不同壓力條件下，利用吸附劑對氫氣中雜質組分的吸附容量不同而加以分離。其主要優點是：一次吸附能除去氫氣中多種雜質組分，純化流程簡單，當原料氣中氫含量比較低時，變壓吸附法具有突出的優越性。

(3)低溫分離法：在低溫條件下，使氣體混合物中的部分氣體冷凝而達到分離。此法適合于含氫量范圍較寬的原料氣，一般為30％-80％。

(4)鈀合金薄膜擴散法：是根據氫氣在通過鈀合金薄膜時進行選擇性擴散而純化氫的一種方法。此法可用于處理含氫量低的原料氣，且氫氣純度不受原料氣質量的影響。

(5)聚合物薄膜擴散法：這是利用差分擴散速率原理純化氫的方法，輸出的氫氣純度受原料氣含氫量和輸入氣流中的其他成分的影響。

利用各種氫氣純化法使氫氣純化，所得的氫氣回收率有很大差別。金屬氫化物分離法、變壓吸附法和聚合物薄膜擴散法的回收率一般在70％-85％；低溫分離法回收率達到95％；鈀合金薄膜擴散法采用富氫原料氣時，回收率可達99％。

具體實施方式

實施例1

A、生物質氣化：將預處理過的生物質在氣化介質中加熱至700度以上，將生物質分解為合成氣，氣化介質為空氣、純氧、水蒸氣的混合物。

B、合成氣催化變換：以混合木塊為氣化原料，氣化介質為空氣，使燃燒區溫度為840度以上時使合成氣催化變換。

C、氫氣分離、凈化：在低溫條件下，使氣體混合物中的部分氣體冷凝而達到分離。回收率達到95％。

實施例2

A、生物質氣化：將預處理過的生物質在氣化介質中加熱至700度以上，將生物質分解為合成氣，氣化介質為空氣、純氧、水蒸氣的混合物。

B、合成氣催化變換：以混合木塊為氣化原料，氣化介質為空氣，使燃燒區溫度為840度以上時使合成氣催化變換。

C、氫氣分離、凈化：采用變壓吸附法分離氫氣，回收率為75％。