秸秆废弃物产氢技术 齐泽亿15307130345 、技术原理 同传统的油气资源相比,氢能由于其清洁无污染,可再生等优点, 直广受关注,但由于电解制取氢气等技术生产成本过于高,不利于 氢气被广泛利用。 利用有机废弃物在微生物发酵作用下产氢为废弃物合理利用和 廉价制取氢气提供了一条新的可行之路 微生物发酵产氢主要经过三个阶段:厌氧水解、产氢产酸和产甲 烷。发酵性细菌,产氢产乙酸菌,产甲烷菌三类细菌将共同作用。其 中,通过在酸性条件下抑制产甲烷阶段的进行,可以使得气体中的氢 气量达到60%以上 氢气来源于厌氧条件下EMP途径中的丙酮酸脱羧过程和丙酮酸甲 酸裂解产氢过程,同时糖酵素(E途径)形成的丙酮酸在乙酰辅酶 I(NADH)作用下通过不同途径形成丁酸、丙酸、乙酸等末等产物,同 时,多余的NADH在铁氧还蛋白酶作用下,通过NAD+/NADH平衡调节 产生一定量的氢
秸秆废弃物产氢技术 齐泽亿 15307130345 一、技术原理 同传统的油气资源相比，氢能由于其清洁无污染，可再生等优点， 一直广受关注，但由于电解制取氢气等技术生产成本过于高，不利于 氢气被广泛利用。 利用有机废弃物在微生物发酵作用下产氢为废弃物合理利用和 廉价制取氢气提供了一条新的可行之路。 微生物发酵产氢主要经过三个阶段：厌氧水解、产氢产酸和产甲 烷。发酵性细菌，产氢产乙酸菌，产甲烷菌三类细菌将共同作用。其 中，通过在酸性条件下抑制产甲烷阶段的进行，可以使得气体中的氢 气量达到 60%以上。 氢气来源于厌氧条件下 EMP 途径中的丙酮酸脱羧过程和丙酮酸甲 酸裂解产氢过程，同时糖酵素（EMP 途径）形成的丙酮酸在乙酰辅酶 I(NADH)作用下通过不同途径形成丁酸、丙酸、乙酸等末等产物，同 时，多余的 NADH 在铁氧还蛋白酶作用下，通过 NAD+/NADH 平衡调节 产生一定量的氢
CH3COCOOH CH3COCOOH 丙酮酸脱氢酶 丙剩酸甲 TPP-E HSCOA 卡Co2 酸裂解酶 CH3- C=TPP-E CHICOSOA 酸 OH HSCOA HCOOH F 氢化酶 氢化酶 ↓Fe1人2H 2H CH3COSOA CO A丙酮酸脱羧作用产氢过程 丙酮酸甲酸裂解产氢过程 TPP-E:含硫胺素焦磷酸的氧化还原酶 细胞质膜内氢化酶胞外周质 NAD NADH H 2H Fd 细胞内NADH+H/NAD调节产氢示意图 技术应用 1.通过对秸秆及类似的有机废弃物进行发酵产氢,我们将创造出 不同于传统的电解制氢和利用化石燃料制氢的新的制氢产业链,相关 的有机废弃物的价值将被更好地利用,焚烧秸秆而产生的环境污染将 会减少,同时将会因生产成本的降低,带来氢气的广泛利用,一直以 来因为缺乏廉价制氢技术支持而没有被大规模推广的氢气电池,氢动 力汽车将走向市场。相关使用氢气化工产业将会因氢气制取成本的降 低而使得生产成本下降 技术优缺点
二、技术应用 1.通过对秸秆及类似的有机废弃物进行发酵产氢，我们将创造出 不同于传统的电解制氢和利用化石燃料制氢的新的制氢产业链，相关 的有机废弃物的价值将被更好地利用，焚烧秸秆而产生的环境污染将 会减少，同时将会因生产成本的降低，带来氢气的广泛利用，一直以 来因为缺乏廉价制氢技术支持而没有被大规模推广的氢气电池，氢动 力汽车将走向市场。相关使用氢气化工产业将会因氢气制取成本的降 低而使得生产成本下降。 三、技术优缺点
优点 利用微生物发酵制取氢气,反应条件温和,不需要消耗电能, 并且反应产物是有机物废渣,易于进一步分解,对环境友好。同时和 其余一些制氢手段,例如太阳能催化剂催化产氢相比,发酵产氢具有 效率高,可以产生较高浓度氢气的特点 2.该过程所需原料为农业生产废弃物,价格低廉,易于获得,可 以实现废物利用,同时可以减少收获季节农民焚烧秸秆对于空气的污 染 3.氢气燃烧产物为水,是清洁无污染低密度的能源。并且作为 种常见的化工原料,氢气被广泛利用于各类化学原料的生产加工中 缺点 1.发酵生产氢气反应条件难于控制,P、温度、光照等条件不合 适,都将使得氢气的产生不连续,甚至反应停止进行。相关生产设备 和工艺没有较为成熟的设计。 2.发酵产氢中的最优菌种的寻找、提纯和大规模生产一直是业界 难题。 参考文献 [1]刘淑敏,白艳霞,李彦红,樊耀亭.利用高浓度秸秆废弃物发酵 产氢.郑州:郑州大学,化学研究,2014,9:521-526 [2]卢怡.畜禽粪便、农作物秸秆发酵产氢潜力的研究[M.云南:云南 师范大学太阳能研究所,2004
优点： 1.利用微生物发酵制取氢气，反应条件温和，不需要消耗电能， 并且反应产物是有机物废渣，易于进一步分解，对环境友好。同时和 其余一些制氢手段，例如太阳能催化剂催化产氢相比，发酵产氢具有 效率高，可以产生较高浓度氢气的特点。 2.该过程所需原料为农业生产废弃物，价格低廉，易于获得，可 以实现废物利用，同时可以减少收获季节农民焚烧秸秆对于空气的污 染。 3.氢气燃烧产物为水，是清洁无污染低密度的能源。并且作为一 种常见的化工原料，氢气被广泛利用于各类化学原料的生产加工中。 缺点： 1.发酵生产氢气反应条件难于控制，PH、温度、光照等条件不合 适，都将使得氢气的产生不连续，甚至反应停止进行。相关生产设备 和工艺没有较为成熟的设计。 2.发酵产氢中的最优菌种的寻找、提纯和大规模生产一直是业界 难题。 参考文献： [1] 刘淑敏，白艳霞，李彦红，樊耀亭.利用高浓度秸秆废弃物发酵 产氢.郑州：郑州大学,化学研究，2014,9：521-526. [2]卢怡.畜禽粪便、农作物秸秆发酵产氢潜力的研究[M].云南：云南 师范大学太阳能研究所，2004