[發明專利]利用生物質制備氫氣的方法和系統

有效

• 申請號: 202010936960.4
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112158805B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 白秀軍;馬正民;孔德柱;馬政峰;于力;王建偉
• 申請（專利權）人: 新奧生物質能（天津）有限公司
• 主分類號: C01B3/56
• 分類號: C01B3/56;C01B3/50;C10J3/46;C10J3/72
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司 37100
• 代理人: 李世喆

本發明提供了一種利用生物質制備氫氣的方法和系統，該方法包括：獲取用于制備氫氣的生物質；對所述生物質進行破碎處理，獲得生物質顆粒；將所述生物質顆粒與經加熱的熱載體進行混合，以使所述生物質顆粒發生熱解而產生熱解氣；對所述熱解氣進行凈化處理以去除其中的固體顆粒，獲得凈化熱解氣；對所述凈化熱解氣進行氣體分離處理以獲得氫氣。本方案能夠降低利用生物質制備氫氣的成本。

技術領域

本發明涉及生物質制氫技術領域，特別涉及利用生物質制備氫氣的方法和系統。

背景技術

氫氣作為一種綠色、環保以及高熱值的清潔能源，已被廣泛用于各種領域，是現今化石燃料的理想替代能源，其良好的經濟前景和環保優勢有望在未來可持續能源系統中成為與電力并重而又互補的主要終端能源。現階段工業上制備氫氣的方法主要有：電解水法、甲醇蒸汽重整法、以及重油和天然氣水蒸汽催化轉化法等。然而，電解水法需要消耗大量電能，制氫成本高；其他制氫方法需要消耗大量化石燃料，具有不可再生性。

生物質作為一種由二氧化碳和水利用太陽能生成的新型能源，分布廣泛、產量大，更重要的是，它是一種二氧化碳零排放的環境友好型可再生綠色能源，因此生物質能源的出現，迅速帶動了生物質制備氫氣技術領域的發展。

目前，在生物質熱解制氫技術領域中，主要通過將生物質原料與氣化劑反應，然后將產物氣體進行氣固分離、變換、催化重整和氣氣分離等步驟得到富氫氣體。然而，在該制備制氫的方法中，需要氣化和催化重整等裝置，技術路線長，工藝復雜，從而導致利用生物質制備氫氣的成本較高。

發明內容

本發明提供了利用生物質制備氫氣的方法和系統，能夠降低利用生物質制備氫氣的成本。

第一方面，本發明實施例提供了一種利用生物質制備氫氣的方法，該方法包括：

獲取用于制備氫氣的生物質；

對所述生物質進行破碎處理，獲得生物質顆粒；

將所述生物質顆粒與經加熱的熱載體進行混合，以使所述生物質顆粒發生熱解而產生熱解氣；

對所述熱解氣進行凈化處理以去除其中的固體顆粒，獲得凈化熱解氣；

對所述凈化熱解氣進行氣體分離處理以獲得氫氣。

可選地，所述獲取用于制備氫氣的生物質，包括：

確定至少一個催化金屬元素以及每一個所述催化金屬元素的催化濃度，其中，所述催化金屬元素用于對生物質熱解過程進行催化，所述催化濃度為相應所述催化金屬元素可對所述生物質熱解過程起到催化作用的濃度；

確定至少兩種備選的生物質原料；

分別確定每一個所述生物質原料中每種所述催化金屬元素的濃度；

根據各所述催化金屬元素的所述催化濃度以及各所述生物質原料中每種所述催化金屬元素的濃度，確定各所述生物質原料的原料配比；

根據原料配比對各所述生物質原料進行混合，作為用于制備氫氣的生物質。

可選地，所述生物質原料為新鮮生物質。

可選地，所述將所述生物質顆粒與經加熱的熱載體進行混合，以使所述生物質顆粒發生熱解而產生熱解氣，包括：

將所述熱載體循環預熱至700℃-1300℃；其中，所述熱載體包括金屬氧化物小球；

按預設的生物質顆粒和熱載體的混合比例，將所述生物質顆粒和預熱后的所述熱載體進行混合后，產生熱解氣；其中，所述生物質顆粒和所述熱載體的混合比例不大于1:10，所述熱解氣包括：氫氣、甲烷、水蒸氣和二氧化碳。

可選地，所述生物質顆粒不大于30mm。