[發明專利]一種以木質纖維素為原料聯產乙醇和電能的方法

有效

• 申請號: 201510903013.4
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN105420289B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 趙雪冰;劉德華
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10;H01M8/18
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 李志東

1.一種以木質纖維素為原料聯產乙醇和電能的方法，其包括以下步驟：

(1)將木質纖維素原料與氧化態雜多酸或其鹽溶液混和進行預處理后，分離得到固體1和含有還原態雜多酸或其鹽的液體1；

(2)將步驟(1)得到的固體1用水洗滌后分離，得到固體2和液體2，并將固體2進一步用水洗滌至中性；

(3)將步驟(2)得到的洗滌至中性的固體2用于乙醇生產；

(4)將步驟(1)得到的液體1和步驟(2)得到的液體2混合后得到的液體3用于產生電能，同時將液體3重新氧化為再生氧化態雜多酸或其鹽溶液；以及

(5)將步驟(4)得到的再生氧化態雜多酸或其鹽溶液回收并重復用于步驟(1)中。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中所使用的氧化態雜多酸或其鹽為Keggin、Silverton或Dawson結構雜多酸及其鹽中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中所使用的氧化態雜多酸或其鹽選自以下中的一種或多種：磷鉬酸、磷鎢酸、磷鉬釩酸、磷鎢釩酸、硅鉬酸、硅鎢酸、硅鉬釩酸、硅鎢釩酸及其鈉鹽、鉀鹽、銅鹽、銨鹽。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中的氧化態雜多酸或其鹽溶液濃度為0.001-0.5mol/L。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預處理還包括加入磷酸。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述磷酸濃度不大于1mol/L。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預處理條件為：溫度50-200℃，液固比v/w 3:1-50:1L/kg，時間0.1-24小時。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中用水洗滌步驟(1)得到的固體1時，采用多級逆流洗滌的方法。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述洗滌方法包括先采用與初始木質纖維素原料液固比v/w為10:1-20:1L/kg的水洗滌，得到固體2和液體2，之后再采用水將固體2洗滌至中性。

10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)和/或步驟(2)中的分離選自壓濾、真空過濾或離心分離。

11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中將步驟(2)得到的洗滌至中性的固體2用于生產乙醇是通過分步糖化發酵或同步糖化發酵實現的。

12.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中將液體3用于產生電能是在液流式燃料電池中實現的，其中將液體3用作陽極溶液進行陽極反應，氧化劑用作陰極電子受體進行陰極反應。

13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述氧化劑選自以下中的一種或多種：空氣、氧氣、氧化態雜多酸或其鹽、過氧化物、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、次氯酸及其鹽、過氧化物酶、TEMPO。

14.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，其中將所述陽極反應的溫度控制在室溫至150℃。

15.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述陽極溶液在液流式燃料電池中的流速為0.1-1000ml/min。

16.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，將所述陰極反應的溫度控制在室溫至150℃。

17.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，其中所述氧化劑在液流式燃料電池中的流速為0.1-1000ml/min。

18.根據權利要求1至17中任一項所述的方法，所述氧化態雜多酸或其鹽對木質纖維素進行預處理的過程與所述將還原態雜多酸或其鹽通過液流式燃料電池氧化再生產生電能的過程可同步偶聯連續進行。