(1) Biomassa vodorod ishlab chiqarish tushunchasi va ta'rifi
Biomassa vodorod ishlab chiqarish, asosan, biomassa turli xil oldindan ishlov berishdan o'tgandan so'ng, vodorod o'z ichiga olgan sintez gazini ishlab chiqarish uchun gazlashtirish yoki mikrobial katalitik deoksigenatsiyadan foydalanishni anglatadi. Xitoyning yillik biomassa resurslari taxminan 3,5 milliard tonnani tashkil etadi, ularning asosiy manbalari energiya ekinlari, qishloq xo'jaligi chiqindilari, o'rmon xo'jaligi chiqindilari va sanoat va shahar qattiq chiqindilari hisoblanadi. Vodorod ishlab chiqarish uchun biomassa xom ashyosidan foydalanish Xitoyning milliy sharoitlariga moslashtirilgan va istiqbolli rivojlanish istiqbollari bilan yaxshi vodorod ishlab chiqarish texnologiyasi yo'nalishiga ega bo'lgan usuldir. Ba'zi stsenariylarda xom ashyo uglerod o'z ichiga olgan biomassa bo'lganligi sababli, bu yo'l "uglerod-salbiy" vodorod ishlab chiqarish yo'li sifatida ham qaraladi va bu yo'l orqali hosil bo'lgan vodorod "zumradli vodorod" yoki "super yashil vodorod" deb ham ataladi.
(2) Biomassadan vodorod ishlab chiqarishning texnik yo'li
Biomassa vodorod ishlab chiqarish texnologiyasi asosan ikkita asosiy yo'lga bo'linishi mumkin: termokimyoviy vodorod ishlab chiqarish va biologik vodorod ishlab chiqarish. Termokimyoviy vodorod ishlab chiqarishni uchta bo'linadigan texnik yo'lga bo'lish mumkin: bug 'bug'lanishi, o'ta kritik suv bug'lanishi va biomassaning termal yorilishi va isloh qilinishi; biologik vodorod ishlab chiqarish, shuningdek, mikrobial parchalanish usuli va biomassa fermentatsiyasi vodorod ishlab chiqarish, shu jumladan, to'g'ridan-to'g'ri fotoliz / bilvosita deb ataladi Fotoliz, yorug'lik fermentatsiyasi, qorong'i fermentatsiya, yorug'lik-quyuq bog'langan fermentatsiya, hujayrasiz ferment biotransformatsiyasi va boshqalar kabi turli xil bo'linish yo'llari mavjud.
Texnologiya yo‘li 1: Termokimyoviy usul
Termokimyoviy ishlov berish orqali biomassani vodorodga boy yonuvchi gazga aylantirish va keyin ajratish yo'li bilan sof vodorod olish usulini nazarda tutadi. Bu usul vodorodni bevosita biomassa xom ashyosidan yoki biomassa depolimerizatsiyasining oraliq mahsulotlaridan (metanol, etanol kabi) ishlab chiqarishi mumkin. Turli o'ziga xos jarayonlarga ko'ra, uni bug'ni gazlashtirish texnologiyasi, superkritik suvni gazlashtirish texnologiyasi va biomassa pirolizini isloh qilish texnologiyasiga bo'lish mumkin:
Bug'ni gazlashtirish texnologiyasi: Bug'ni gazlashtirish vodorod ishlab chiqarish texnologiyasi bug'ni gazlashtirish agenti sifatida tanlaydi. Biomassa xomashyosini gazlashtirish bilan ishlov berishning maqsadi yoqilg'ining kaloriyali qiymatini oshirish uchun azot va suv kabi yonmaydigan komponentlarni olib tashlashdir. Shu bilan birga, oltingugurt va azotni olib tashlash ularning mahsulotlarini atmosferaga kirishiga to'sqinlik qilishi va uglevodorod elementlarining massa nisbatini kamaytirishi mumkin; bu usul odatda hajmni olishi mumkin 40% dan 60% gacha vodorod va yuqori kaloriyali sintez gazidan foydalanishning kamchiligi shundaki, smola qo'shimcha mahsulot sifatida ishlab chiqariladi. Shu sababli, vodorod ishlab chiqarishni ko'paytirish, gazlashtirish haroratini pasaytirish, smolaning yorilishi va yashil smolani tozalash texnologiyasini ishlab chiqish uchun tejamkor katalizatorlarni o'rganish, tarni qimmatbaho sintez gazi va vodorod ajratish tizimlariga isloh qilish hozirgi vaqtda ushbu texnologiyaning keyingi qo'llanilishi hisoblanadi.
Termal yorilishni isloh qilish texnologiyasi:Ushbu texnologiya printsipi biomassani 350 dan 600 darajagacha bilvosita isitish va havo va kislorodni (yoki cheklangan kislorodni) ajratib olishdan iborat bo'lib, u pirolizlanadi va biotar, koks va gazga aylanadi. Vodorodga boy gaz olish uchun uglevodorodlar katalitik yo'l bilan yorilib, vodorod olish uchun gaz ajratiladi. Katalizatordan foydalanish sharti bilan piroliz gazidagi vodorodning hajm ulushi 30% dan 50% gacha yetishi mumkin. Biroq, piroliz jarayonida hosil bo'lgan smola uskunalar va quvurlarni korroziyaga olib keladi, bu esa vodorod ishlab chiqarish samaradorligini pasayishiga olib keladi. Hozirgi vaqtda keyingi asosiy qadamlar - yangi iqtisodiy katalizatorlarni ishlab chiqish, arzon smolani tozalash jarayonlarini tadqiq qilish va ishlab chiqish, vodorodni ajratish jarayonlari va boshqalar.
Superkritik suv bug'lanishi: piroliz, gidroliz, kondensatsiya va dehidrogenatsiya orqali H2, CO, CO2, CH4 va boshqa gazlarni hosil qilish uchun o'ta kritik suvda biomassaning parchalanishiga ishora qiladi. Biomassa superkritik suv bug'lanishi vodorod ishlab chiqarish texnologiyasi nisbatan yuqori energiya sarfiga ega. Katta, tar qo'shimcha mahsulotlar ishlab chiqarish va boshqa muammolar. Ushbu texnologiyaning xom ashyo narxi past bo'lsa-da, superkritik suv tizimining operatsion qiymati va boshlang'ich sarmoyasi yuqori va keng ko'lamli namoyish loyihalari mavjud emas, shuning uchun uni qisqa muddatda tijorat maqsadlarida foydalanish uchun rag'batlantirish mumkin emas.
Texnologiya yo‘li 2: Biologik usul
Biologik usullar to'g'ridan-to'g'ri fotoliz, bilvosita fotoliz, engil fermentatsiya, qorong'i fermentatsiya, yorug'lik-qorong'i bog'langan fermentatsiya, hujayrasiz ferment konversiyasi va boshqa bo'linadigan yo'llarga bo'linishi mumkin; turli xil texnik yo'llarning o'ziga xos afzalliklari va kamchiliklari bor, ular orasida yorug'lik va qorong'u Birlashtirilgan fermentatsiya nafaqat yorug'lik energiyasiga bo'lgan talabni ma'lum darajada kamaytirishi, balki vodorod ishlab chiqarishni sezilarli darajada oshirishi mumkin. Bu hozirgi vaqtda biologik vodorod ishlab chiqarishning asosiy rivojlanish yo'nalishidir.
(3) Uyda va chet elda biomassa vodorod ishlab chiqarishning rivojlanishi
Xorijiy vakil - Buyuk Britaniya:
2023 yil boshida Britaniya Biznes, energetika va sanoat strategiyasi departamenti (BEIS) biomassa vodorod ishlab chiqarish texnologiyasidagi innovatsiyalarni qo'llab-quvvatlash uchun 30 million funt sterling sarmoya kiritishini e'lon qildi. Maxsus moliyalashtirish yo'nalishlari:
Xom ashyoni oldindan tozalash: biomassa va chiqindi xom ashyoni optimallashtirish uchun arzon, energiya tejovchi va samarali xom ashyoni oldindan tozalash texnologiyasini ishlab chiqish. Shu jumladan granulyatsiya texnologiyasi, mexanik saralash texnologiyasi, issiqlik bilan ishlov berish va kalsinatsiya texnologiyasi va boshqalar;
Ilg'or gazlashtirish texnologiyasi va uning tarkibiy qismlarini tadqiq qilish va rivojlantirish: singaz sifatini yaxshilash va vodorod ishlab chiqarish samaradorligini oshirishga e'tibor qaratish. Jumladan, real vaqtda monitoring texnologiyasi, fizikaviy olib tashlash texnologiyasi, kimyoviy olib tashlash texnologiyasi, katalitik va termal smolani olib tashlash texnologiyasi, sintez gaz bosimining tebranish adsorbsiyasi texnologiyasi, gazlashtiruvchi integratsiya texnologiyasi va boshqalar;
Yangi biomassa vodorod ishlab chiqarish texnologiyasi: uglerod tutilishi bilan birlashtirilishi mumkin bo'lgan yangi biomassa vodorod ishlab chiqarish texnologiyasini ishlab chiqishga e'tibor qarating. Shu jumladan, anaerob fermentatsiya vodorod ishlab chiqarish texnologiyasi, fotofermentatsiya vodorod ishlab chiqarish texnologiyasi, oqava suvlarni tozalash texnologiyasi, metanni isloh qiluvchi vodorod ishlab chiqarish texnologiyasi, piroliz texnologiyasi va boshqalar;
Xitoy:
Biologik vodorod ishlab chiqarish - u avval laboratoriya bosqichida bo'lgan; 2023 yil boshida Xarbin shahrida mamlakatning birinchi integratsiyalashgan biologik vodorod ishlab chiqarish va elektr energiyasini ishlab chiqarish loyihasi ishga tushirildi (biologik massa-chiqindi fermentatsiya vodorod ishlab chiqarish texnologiyasidan foydalangan holda, qishloq xo'jaligi chiqindilari somonidan, obodonlashtirish chiqindilaridan, oziq-ovqat chiqindilaridan, yuqori konsentratsiyali organik oqava suvlardan va boshqalar ishlatiladi. fermentatsiya substratlari va samarali anaerob vodorod ishlab chiqaruvchi shtammlar vodorod ishlab chiqaruvchilari sifatida katta miqdordagi toza energiya vodorodini qayta tiklash uchun ishlatiladi.
Termokimyoviy vodorod ishlab chiqarish - asosan, ko'proq karton, plastmassa va boshqa moddalarni o'z ichiga olgan shahar chiqindilari va sanoat qattiq chiqindilari kabi suv miqdori past bo'lgan biomassa yoki chiqindilar uchun ishlatiladi. Dongfang Boiler, Datang Group va boshqa an'anaviy energetika korxonalari kabi mahalliy korxonalar vodorod ishlab chiqarish uchun piroliz gazlashtirishni qo'llaydi. Biroq, gazni tozalash jarayonining murakkabligi sababli, hozirda Xitoyda ushbu yo'nalish bo'yicha etuk tijorat ekspluatatsiyasi loyihasi mavjud emas. Xitoy Fanlar akademiyasida tug'ilgan Jiman Texnologiyasi hozirda kichik va tajriba ko'lamli ko'rgazmali loyihalarni qurishni targ'ib qilmoqda.
(4) Biomassa vodorodini ishlab chiqarish bo'yicha asosiy qarashlar va xulosalar:
Biomassali vodorod ishlab chiqarish sanoat, qishloq xo'jaligi va shahar chiqindilaridan samarali foydalanishi mumkin, ammo qurilish joylashuvi xom ashyo ta'minoti maydoni bilan cheklangan va taqsimlangan vodorod ishlab chiqarish yo'lidir; uning to'g'ridan-to'g'ri mahsuloti vodorod o'z ichiga olgan sintez gazi bo'lib, unda CO, H2S va smola kabi aralashmalar mavjud. Yoqilg'i yoki sanoat xom ashyosi sifatida ko'proq mos keladigan gazni ishlatishdan oldin vodorodni olish uchun uni qo'shimcha ravishda ajratish kerak.
Termokimyoviy usul: konvertatsiya tezligi tez, lekin yuqori uskunalar, katalizatorlar va boshqalarni talab qiladi va gazni ajratish qiyin; biz yangi katalizatorlar, smolani isloh qilish va undan foydalanish, gazni ajratish jarayonlari va uskunalari kabi asosiy yutuq yo'nalishlariga e'tibor qaratishimiz mumkin.
Biologik usul: yuqori rentabellik, arzon narx, lekin ko'p aralashmalar; ular orasida yorug'lik-quyuq bog'langan fermentatsiya vodorod ishlab chiqarish eng tez vodorod ishlab chiqarish samaradorligi va eng yuqori substratdan foydalanish darajasiga ega va kelajakda biologik vodorod ishlab chiqarishning asosiy qo'llanilishi texnologiyasiga aylanishi kutilmoqda.
Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, biomassa vodorod ishlab chiqarish odatda hali ham dastlabki bosqichda va ba'zi tijorat namoyishlari hali ham kichik miqyosdagi va tajriba bosqichlarida jamlangan. Uni qo'llash stsenariylari asosan sanoat yoqilg'i xom ashyosi sifatida. Bu soha quyidagilarga e'tibor qaratishi mumkin: biologik fermentatsiya vodorod ishlab chiqarish. Asosiy aloqalar orasida yuqori samarali vodorod ishlab chiqaruvchi bakteriyalarni etishtirish, aylantirish va tayyorlash, yorug'lik-quyuq bog'langan fermentatsiya vodorod ishlab chiqarish usuli, biologik vodorod ishlab chiqarish xom ashyosini oldindan tozalash va vodorodni ajratish texnologik uskunalari kiradi.
ehisendagi tegishli mahsulotlar
