[發明專利]用于從有機材料電輔助制氫的方法和系統

有效

• 申請號: 201380019493.7
• 申請日: 2013-02-15
• 公開（公告）號: CN104245944B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 希沙姆·穆罕默德·哈菲茲
• 申請（專利權）人: 格林菲爾德專業醇類公司
• 主分類號: C12P3/00
• 分類號: C12P3/00;C12M1/42;C12N13/00;C12P1/00;C12P7/02;C12P7/64;C25B1/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 牟靜芳;高瑜

在一個完全混合型生物反應器中提供有機材料和產氫微生物來將該有機材料分解成H₂、CO₂、脂肪酸類、和醇類。從該完全混合型生物反應器中回收H₂、CO₂、和一種第一液體流出物。該第一液體流出物包括產氫微生物、脂肪酸類、以及醇類。該第一液體流出物被提供至一個重力沉降器中，該重力沉降器用于將該第一液體流出物分離成一種濃縮的生物質(包括產氫微生物)以及一種第二液體流出物(包括這些脂肪酸和這些醇的至少一部分)。將該濃縮的生物質提供至該完全混合型生物反應器中。將一個輸入電壓施加到該完全混合型生物反應器和該重力沉降器中至少一者，用于在其中促進一種電制氫的方法。

領域

本披露涉及氫的生產。更具體地說，本披露涉及用微生物處理有機材料來生產氫。

背景

猛增的能源需求以及環境污染的問題通過用于處理工業廢料的不同生物學方法著手解決。通過暗發酵的生物制氫生產是一種已知的用于處理工業廢料來生產氫的方法。

微生物能夠通過光合作用或優選通過發酵生產氫(Matsunaga,T.,Hatano,T.,Yamada,A.,Matsumoto,M.,(2000)在雙相光生物反應器中通過光合細菌微好氧制氫(Microaerobic hydrogen production by photosythetic bacteria in a double phasephotobioreactor)生物技術.生物工程(Biotechnol.Bioeng.)68(6),647-651))。這些有機污染物是在酸化以及產甲烷這兩個相異的階段中厭氧地轉化為甲烷。酸化產生作為一種副產品的氫，該副產品進而在該方法的第二階段通過許多產甲烷菌用來作為一種電子供體(Fang,H.H.P.and Liu,H.(2002)pH對通過一種混合培養物從葡萄糖產氫的影響(Effectof pH on hydrogen production from glucose by a mixed culture)生物資源技術(Bioresource Technology)82,87-93)。用于從該第一階段收集氫的這兩個階段的分離是可行的。該第二階段進一步用于該剩余酸化產品的處理，這些剩余酸化產品主要包括揮發性脂肪酸(VFAs)。

連續攪拌槽反應器(CSTR)一直是最廣泛使用的連續制氫系統(Li,C.,Fang,H.H.P.,(2007)從廢水和固體廢物通過混合培養物發酵制氫(Fermentative hydrogenproduction from wastewater and solid wastes by mixed cultures)環境科學和技術評論(Critical reviews in Env.Sci.and Tech.)，37,1-39)。由于在一種CSTR中的生物質固體滯留時間(SRT)與液壓保留時間(HRT)相同，在該混合溶液中其濃度受到所推薦的1-12hHRT的大幅度影響，該推薦的HRT對于高制氫率是最佳的(Li和Fang,2007)。用于0.333h-1混合培養物的最大比生長速率(μmax)(Horiuchi J.I.,Shimizu T.,Tada K.,Kanno T.,Kobayashi M.,(2002)在厭氧酸反應器中通過pH控制有機酸的選擇性生產(Selectiveproduction of organic acids in anaerobic acid reactor by pH control)生物資源技術82,209-13)對應于3.0h的SRTmin。