清洁生产的环境工程专业的生物产氧PPT.ppt

LOGO生物产氢Contents 背景背景1氢能源氢能源2生物制氢生物制氢3生物制氢的发展与展望生物制氢的发展与展望4总储量1万亿桶 4550年总储量120万亿立方米 5060年煤炭煤炭资源资源总储量1万亿吨 200220年背景背景1背景背景2 2002年年9月在巴黎汽车博览会上通用汽车公月在巴黎汽车博览会上通用汽车公司推出一辆可行驶的名为司推出一辆可行驶的名为Hy-wire的样车。与普的样车。与普通汽车不同的是，该汽车使用氢燃料电池作为动通汽车不同的是，该汽车使用氢燃料电池作为动力。今天，内燃机汽车的能效利用率只有力。今天，内燃机汽车的能效利用率只有20%25%，及时再使用新技术，其能源利用率，及时再使用新技术，其能源利用率也只能爬升到也只能爬升到30%左右，而且不可避免的仍要排左右，而且不可避免的仍要排放放COCO2 2和其它污染物。而氢燃料电池的利用率高和其它污染物。而氢燃料电池的利用率高达达55%，几乎十内燃机的，几乎十内燃机的2倍，所以发展氢能源倍，所以发展氢能源成为了各个国家面临的重要问题。成为了各个国家面临的重要问题。地球上的氢地球上的氢元素十分丰元素十分丰富，从海水富，从海水中就可以提中就可以提取氢。取氢。氢气燃烧产物氢气燃烧产物是水，无污染，是水，无污染，是最清洁的能是最清洁的能源之一，可再源之一，可再生生氢气的燃烧热氢气的燃烧热值比其他的化值比其他的化石燃料高石燃料高氢能源优点氢能源优点传统制氢方法传统制氢方法121.1.基于化石燃料的方法基于化石燃料的方法 天然气的蒸气重整；天燃气的热裂解；占氢气产量的占氢气产量的90%90%以上以上2.2.水原料的方法水原料的方法 电解；光解；热化学过程；直接热分解占氢气产量的占氢气产量的4%4%左右左右1化石燃料的方法缺点化石燃料的方法缺点 能耗高能耗高 效率低效率低 制得的氢气纯度低制得的氢气纯度低2水原料的方法缺点水原料的方法缺点能耗高能耗高耗能低耗能低效率高效率高优点优点清洁清洁节能节能可再生可再生原料成原料成本低本低制氢过制氢过程不污程不污染环境染环境一些生一些生物制氢物制氢过程具过程具有良好有良好的环境的环境效益效益1234微生物产氢微生物产氢微生物产氢原理微生物产氢原理12 固氮酶固氮酶是由两种蛋白质分是由两种蛋白质分子构成的金属复合子构成的金属复合蛋白酶蛋白酶,能催化还原能催化还原氮气成氨，氢气作氮气成氨，氢气作为副产物产生。为副产物产生。氢酶氢酶是微生物体内调节是微生物体内调节氢代谢的活性蛋白。氢代谢的活性蛋白。氢酶氢酶又可以分为又可以分为吸吸氢酶氢酶、可逆性氢酶可逆性氢酶。氢酶在微生物中主氢酶在微生物中主要功能是吸收固氮要功能是吸收固氮酶产生的氢气。酶产生的氢气。微生物产氢方法微生物产氢方法投入：光能投入：光能产出：氢气产出：氢气水汽转换水汽转换是是CO与与H2O转化为转化为CO2和和H2的反应。的反应。过去过去化学方法化学方法现在现在微生物方法微生物方法投入：有机物投入：有机物微生物暗发酵微生物暗发酵产出：氢气产出：氢气光和微生物产氢光和微生物产氢光能光能 自养型微生物自养型微生物 氢气氢气特点：直接利用光能产生氢气特点：直接利用光能产生氢气光和微生物产氢光和微生物产氢光能光能 光能自养型微生物光能自养型微生物 （光合作用）（光合作用）光能自养型微生物（产氢过程）光能自养型微生物（产氢过程）光能光能 氢气氢气特点：先利用光能生产有机物，再利用光能分解有机特点：先利用光能生产有机物，再利用光能分解有机物产生氢气物产生氢气光和微生物产氢光和微生物产氢有机物有机物 光能光能 光能异养型微生物光能异养型微生物 氢气氢气特点：直接利用光能产生氢气特点：直接利用光能产生氢气目前已发现两种无色硫细菌目前已发现两种无色硫细菌反应：反应：CO(g)+H2O(l)CO2(g)+H2(g)1.1.生长速度快生长速度快2.2.产氢速率快，转化率高产氢速率快，转化率高3.3.对生长条件要求不严格对生长条件要求不严格缺点缺点传质速率限制，传质速率限制，CO抑制作用，无法和工抑制作用，无法和工业上水气生产竞争业上水气生产竞争微生物水气转换产氢微生物水气转换产氢暗发酵产氢暗发酵产氢有机底物有机底物 微生物（暗发酵）微生物（暗发酵）氢气氢气缺点：产率较低，应选育优良菌种，提高培养技术缺点：产率较低，应选育优良菌种，提高培养技术厌氧微生物在氮化酶或氢化厌氧微生物在氮化酶或氢化酶作用下将底物分解酶作用下将底物分解底物有小分子有机底物有小分子有机酸，葡萄糖，硫化酸，葡萄糖，硫化物等，还可以利用物等，还可以利用废水中的有机物，废水中的有机物，起到保护环境作用起到保护环境作用微生物制氢装置微生物制氢装置微生物产氢存在问题微生物产氢存在问题1反应器成本高反应器成本高2产氢效率低，产氢效率低，速率慢速率慢3暂时无法投入暂时无法投入生产生产Company Logo微生物产氢发展与展望微生物产氢发展与展望氢能源得到广泛应用氢能源得到广泛应用提高产氢速率提高产氢速率 及产氢量及产氢量优化生产技术优化生产技术实验走向生产实验走向生产制氢技术能投入制氢技术能投入实际生产实际生产解决氢气运输，储存等问题解决氢气运输，储存等问题降低反应成本降低反应成本优化生产工艺优化生产工艺微生物产氢发展与展望微生物产氢发展与展望Company Logo总结总结生物制氢技术总体上还处在初步研究阶段，生物制氢技术总体上还处在初步研究阶段，工艺还不工艺还不完善，难以用于实际生产，完善，难以用于实际生产，但其在原料来源、能源消但其在原料来源、能源消耗、环境方面耗、环境方面有着其它能源所无法取代的优越性有着其它能源所无法取代的优越性，所，所以仍是值得深入研究的领域。以仍是值得深入研究的领域。相信不久的将来它将成相信不久的将来它将成为世界能源的一个重要支柱。为世界能源的一个重要支柱。