[發明專利]一種高溫氣冷堆耦合碘硒熱化學循環微生物制氫方法

有效

• 申請號: 201910768271.4
• 申請日: 2019-08-20
• 公開（公告）號: CN110438166B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 孟東旺;齊乃燁;王春銘
• 申請（專利權）人: 中核能源科技有限公司
• 主分類號: C12P3/00
• 分類號: C12P3/00;C12R1/19;C12R1/07;C12R1/38
• 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: 羅文群

本發明涉及一種碘硒熱化學循環微生物制氫方法，屬于氫能技術領域。首先以水為原料，加入硒和碘，在常壓下反應，得到亞硒酸溶液和氫碘酸，對氫碘酸進行精餾濃縮，對精餾濃縮后的氫碘酸進行分解，分解得到的氫氣作為產品輸出，碘循環使用，得到的亞硒酸溶液通過微生物法分解，生成硒，硒作為原料循環使用。本發明方法的反應過程所需最高溫度為400?500℃，避免了因反應溫度過高無法進行大規律制氫生產的問題。本發明方法中的反應劑碘和硒，可以循環利用，因此大大降低了制氫的生產成本。本方法可以很好的與最新清潔能源高溫氣冷堆耦合，高溫氣冷堆的熱能、電能和機械能均能被碘硒熱化學循環制氫過程所利用。

技術領域

本發明涉及一種高溫氣冷堆耦合碘硒熱化學循環微生物制氫方法，屬于氫能技術領域。

背景技術

氫能是一種理想的清潔二次能源，其分布廣泛，燃燒不產生污染，并且相對于電力，氫更便于存儲運輸，并可以直接作為燃料，以氫能為核心的能源體系日益受到重視。熱化學循環分解水制氫是最有前景的方法之一。目前常見的熱化學循環制氫的方法是硫碘循環制氫，如中國專利申請(申請公布號為CN104817057)公開了一種熱化學循環制氫的方法，該方法包括3個化學反應，如下所示:

Bunsen反應：

SO₂+I₂+2H₂O→2HI+H₂SO₄(T＝290-390K)

硫酸分解反應：

H₂SO₄→H₂O+SO₂+0.5O₂(T＝970-1270K)

氫碘酸分解反應：

2HI→H₂+I₂(T＝570-770K)

理論上，水通過熱解離可以制氫，但是反應需要4000℃以上的高溫，硫碘循環制氫法的是將水的分解反應分成幾步，這樣既可以降低反應溫度，又可以避免氫-氧分離問題,并且循環中所用的二氧化硫和碘都可以循環使用。硫碘循環制氫法的缺點是，硫酸的分解反應仍然需要較高的溫度，并且還處于實驗室規模，耗能耗熱很高。若大規模制氫，則需要能提供高溫的穩定熱源，而此種符合條件能夠提供970K溫度以上的高溫穩定大型工程用熱源還不存在。

發明內容

本發明的目的是提出一種高溫氣冷堆耦合碘硒熱化學循環微生物制氫方法，對已有的熱化學硫碘循環制氫工藝進行改進，以利用能夠提供高溫的穩定熱源-高溫氣冷堆進行耦合，實現大規模制氫。

本發明提出的高溫氣冷堆耦合碘硒熱化學循環微生物制氫方法，包括以下步驟：

(1)以水為原料，加入硒和碘，在常壓下反應，水、硒和碘的摩爾比為：水:硒:碘＝1:(0.3-2):(0.5-4)，反應溫度為20℃-30℃，反應時間為30-120min，反應得到亞硒酸溶液和氫碘酸，反應方程式如下：

3H₂O+Se+2I₂→H₂SeO₃+4HI

利用液液分離方法，將亞硒酸溶液和氫碘酸進行液液分離，得到亞硒酸溶液和氫碘酸；

(2)對步驟(1)得到的氫碘酸進行精餾，精餾塔進料溫度為泡點溫度，塔內壓力為1.1-1.5MPa，反應時間為10-50min；

(3)對步驟(2)得到的氫碘酸進行分解，分解塔內壓力為1.1-1.5MPa，反應溫度為400℃-500℃，反應時間為30-120min，產物為H₂和I₂，氫氣作為產品輸出，碘回到步驟(1)中循環使用，化學反應方程式如下：