生物质燃料加氢制备氢气的催化剂研究

生物质合成气制氢数据引言：生物质合成气制氢是一种新兴的能源转换技术，通过将生物质经过热解和气化等过程，得到合成气，再经过适当的催化反应，将合成气中的一氧化碳转化为氢气。

本文将介绍生物质合成气制氢的相关数据，包括生物质种类、氢气产率、能源效率等方面的内容。

一、生物质种类及其适用性生物质包括木材、秸秆、废弃农作物等可再生资源。

根据不同的生物质种类，其适用于生物质合成气制氢的效果也有所差异。

目前研究表明，木材和秸秆是常见的生物质来源，其在生物质合成气制氢中表现出较好的效果。

木材具有较高的碳含量和较低的灰分含量，能够提供较高的氢气产率和较好的能源效率。

秸秆作为农作物的副产品，具有广泛的资源和较低的成本，也成为生物质合成气制氢的理想材料之一。

二、氢气产率氢气产率是衡量生物质合成气制氢效果的重要指标之一。

根据研究数据，生物质合成气制氢的氢气产率通常在70%以上。

其中，木材作为生物质原料时，其氢气产率可达到80%以上。

而秸秆作为生物质原料时，其氢气产率一般在70%左右。

这些数据表明，生物质合成气制氢具有较高的氢气产率，可以有效地提供清洁能源。

三、能源效率能源效率是指生物质合成气制氢过程中能源利用的效果。

根据研究数据，生物质合成气制氢的能源效率通常在60%以上。

其中，木材作为生物质原料时，其能源效率可达到70%以上。

而秸秆作为生物质原料时，其能源效率一般在60%左右。

这些数据表明，生物质合成气制氢具有较高的能源效率，能够有效地利用生物质资源。

四、环境效益生物质合成气制氢具有显著的环境效益。

首先，生物质作为可再生资源，其利用不会产生额外的温室气体排放，有利于减少碳排放和减缓气候变化。

其次，生物质合成气制氢过程中可以利用废弃物和农作物剩余物，减少了废弃物的处理和农作物的浪费。

此外，生物质合成气制氢还可以减少对传统能源的依赖，实现能源结构的多样化和可持续发展。

五、挑战与展望尽管生物质合成气制氢具有许多优点，但仍然面临一些挑战。

生物质制氢效率提升实验报告一、实验背景随着全球能源需求的不断增长和传统化石能源的日益枯竭，以及对环境保护的迫切要求，寻找清洁、可再生的能源成为当务之急。

氢气作为一种理想的清洁能源，具有燃烧热值高、产物无污染等优点，受到了广泛的关注。

生物质作为一种丰富的可再生资源，通过合适的技术手段可以转化为氢气，为能源供应提供了新的途径。

然而，目前生物质制氢的效率仍有待提高，因此开展本实验旨在探索有效的方法来提升生物质制氢的效率。

二、实验目的本实验的主要目的是研究不同因素对生物质制氢效率的影响，并寻求优化的工艺条件，以提高生物质制氢的产量和质量。

三、实验材料与设备（一）实验材料1、选用了多种常见的生物质原料，如玉米秸秆、木屑、稻壳等。

2、实验所需的化学试剂，包括催化剂、酸碱溶液等。

（二）实验设备1、高温高压反应釜，用于进行生物质的热化学转化反应。

2、气体分析仪器，如气相色谱仪，用于定量分析产生的氢气含量。

3、电子天平，用于准确称量实验原料和产物的质量。

四、实验方法（一）生物质预处理将收集到的生物质原料进行粉碎、干燥等预处理，以增加反应的接触面积和提高反应效率。

（二）实验流程1、称取一定量的预处理后的生物质原料放入反应釜中。

2、按照设定的比例加入催化剂和化学试剂。

3、密封反应釜，设置反应温度、压力和时间等参数。

4、反应结束后，冷却至室温，收集产生的气体并进行分析。

（三）实验变量1、反应温度：设置不同的温度梯度，如500℃、600℃、700℃等。

2、反应压力：改变反应釜内的压力条件，如 1MPa、2MPa、3MPa 等。

3、催化剂种类和用量：选用不同的催化剂，并调整其用量。

4、生物质原料种类：比较不同种类生物质原料的制氢效果。

五、实验结果与分析（一）反应温度的影响随着反应温度的升高，生物质制氢的效率呈现先上升后下降的趋势。

在 600℃时，氢气产量达到最大值。

温度过低时，反应动力学受限，生物质转化不完全；而温度过高时，可能导致副反应的增加和能量的浪费。

生物质油催化加氢与催化酯化技术调研摘要：生物油是生物质经快速热解技术制得的一种液体燃料生物油含氧量较高，必须经过提质才能转化为高品位燃料。

在生物油提质技术中，目前常用的生物油提质方法主要有催化加氢、催化裂解、添加溶剂乳化及催化酯化等，而其中研究较前沿且有效的提质方法是催化加氢与催化酯化。

文章对生物质油特性，目前国内外生物质油催化加氢与催化酯化提质改性的主要研究技术进展进行了调研及讨论。

关键词：生物油 ,催化加氢 , 催化酯化 , 提质1 研究背景能源是人类社会赖以生存和发展的基石，伴随着世界范围内化石能源的日渐枯竭，开发可再生能源成为人类社会的当务之急。

生物质能是唯一能够获得液体，气体和固体燃料的可再生能源。

此外，与传统化石能源相比，生物质能在燃烧过程中具有CO2净排放量为零以及SO x和NO x排放少少的优点[1]，是缓解温室效应，减少环境污染的有效途径，受到人们越来越多的关注。

因此，发展和利用生物质能对人类社会的可持续发展意义重大。

生物质能的本质是植物通过光合作用，以化学键的形式储存太阳能，利用生物质能的过程就是释放生物质储存的太阳能的过程[2]，因而是一个可持续的过程。

每年，全球经植物的光合作用产生的生物质总量约有1700亿吨，其总能量约相当于世界主要化石燃料贡献的10倍，然而，生物质能的利用量仅为总量的1%，故具有十分巨大的开发潜力[3]。

目前，生物质能的开发利用方式有许多种途径，主要有生物质气化，微生物降解，直燃发电，生物质液化等技术。

其中，快速热解液化技术能够快速高效的得到大量液体产物[4]（即生物油，产率高达65%~75%），有效提高生物质能的体积能量密度而受到广泛关注，并开发出了一系列的反应装置和热解技术。

生物质热解液化技术是将生物质在完全缺氧或有限氧供应条件下进行热裂解的过程，热裂解温度一般控制在500～650℃之间，生成焦炭、可冷凝气体和不可冷凝气体[5]。

可冷凝气体经液化冷凝后得到棕褐色生物质燃料油（即生物油），可以作为燃油添加剂使用，也可以用来提取部分左旋葡聚糖和酚类化合物等重要的化工原料。

生物质催化制氢技术的研究和应用随着环保意识的不断提高，人们对新能源的需求也越来越大。

而氢能作为一种清洁的能源形式，逐渐受到世界各地能源研究者的青睐，并且在实际应用中也取得了一些重要的成果。

其中，生物质催化制氢技术是一项广受关注的技术，其独特的制氢方法和清洁的制氢过程使得其被认为是未来氢能产业发展的重要方向之一。

一、生物质催化制氢技术的基本原理生物质催化制氢技术是一种以生物质为原料，在生物催化剂作用下，将生物质分解为氢、二氧化碳和一些有机物的一种技术。

其基本原理是利用一些生物质的分解产物，特别是生物质的可发酵性有机物，通过微生物的作用和生物质催化剂的辅助，在较低的温度、压力条件下实现氢的分离和纯化。

该技术的反应式为：C6H12O6 → 2CO2 + 2H2其中，C6H12O6代表生物质成分，2CO2代表产生的二氧化碳，2H2代表产生的氢气。

这种反应过程需要在一定的温度和压力条件下完成，一般在微生物的作用下，反应温度为30-60℃，压力为1-5atm。

二、生物质催化制氢技术的优势生物质催化制氢技术具有以下优势：1.清洁、环保生物质催化制氢技术生产的氢气产生的二氧化碳比传统火力发电和石化化工少，有助于降低大气污染，对环境友好。

2.资源丰富生物质催化制氢技术以生物质为原料，可利用农业废弃物、食品废品、城市垃圾等丰富的资源，有助于解决能源危机和降低生活垃圾处理成本。

3.部署灵活生物质催化制氢技术可在地域性较高的地区进行部署，有助于降低能源损失和提高能源的分布效率。

三、生物质催化制氢技术的研究进展目前，生物质催化制氢技术已经得到了广泛的研究和应用，在催化剂的选择、反应器的设计和构建等方面取得了一些重要成果。

1.催化剂的选择生物质催化制氢技术的成功与否，与催化剂的选择存在很大的关系。

当前主要的催化剂包括纳米催化剂、光催化剂、微生物等。

其中，纳米催化剂具有比表面积大、反应活性高、操作方便等优点，是目前研究的热点之一。

生物质制氢的研究与应用随着环保意识的不断提高和氢能作为全球清洁能源的重要组成部分的发展，生物质制氢成为了近年来备受关注的研究领域。

生物质制氢的概念生物质制氢，是利用微生物或者化学方法将生物质经过分解、转化等处理后制取氢气的一种生产方式。

生物质可以是各种有机废弃物或者部分植物，包括但不限于麻酥、秸秆、木屑、生物污泥、食品废弃物等。

通过生物质制氢的方式，不仅可以解决垃圾、废物等环境问题，还可以将有机废弃物转化为可用的清洁能源——氢气。

生物质制氢的原理生物质制氢的具体原理和过程，取决于使用的方法和微生物。

其中，化学方法的原理，是通过热解或反应，将生物质高温裂解生成一系列有机化合物，然后再进行分解等物理和化学反应制取氢气。

而微生物方法的原理，是利用微生物将有机物分解为二氧化碳和氢气。

生物质制氢的优势生物质制氢相比于其他氢气生产方式，有以下几个优势：1. 环保：生物质制氢的过程中不会产生有害气体，例如二氧化碳、甲烷和氧化氮等废气。

相对于传统的燃烧过程，生物质制氢的氢气生产过程更环保、更绿色。

2. 循环利用：生物质制氢的原料来自生产和生活中的废弃物，如厨余垃圾、植物废弃物、农业废物等，可以实现废物资源化，回收再利用，避免对环境的污染。

3. 将生物质转化为氢气，能够给村庄、乡村等地方带去便捷的能源，促进农村地区经济的发展。

4. 应用广泛：生物质制氢不仅可以生成燃料气体，而且可以用作氢燃料电池的燃料，广泛应用于汽车和一些移动设备等领域。

生物质制氢的现状目前，生物质制氢研究已经取得了不小的进展，国内外多家企业和研究机构对其进行了不同层面的研究，并实现了一些实验室或小规模生产的成果。

生物质制氢的研究方法主要包括：化学法、微生物发酵法和光催化法。

这些方法各有优缺点，例如化学法含酸、含碱、含高温，产生废弃物多，需要能源消耗较大；微生物方法造成的环境影响较小，但微生物本身和能转化的有机质种类有限，对温度、pH等条件的要求较高；光催化法可实现大规模氢气产出，但技术还处于探索初级阶段。

生物质催化制氢技术的研究进展近年来，能源不断稀缺，地球的环境也受到了威胁，清洁能源的研究和应用越来越重要。

一个重要的清洁能源之一是氢能源，而生物质催化制氢技术是实现可持续氢能源生产的有前途的方法之一。

本文将探讨生物质催化制氢技术的研究进展。

一、生物质催化制氢技术的定义生物质催化制氢技术可以将生物质（如纤维素、木材等）转化成氢气和一些碳氢化合物的混合物。

这种技术主要基于生物质气化反应，其主要过程包括氧化还原反应、热裂解、甲烷化、重整、流化床等。

由于生物质催化制氢技术可以充分利用生物质资源，同时也可以将这些生物质转化为高附加值的氢气和化学品，所以受到越来越多的关注。

二、生物质催化制氢技术的发展历程生物质催化制氢技术的发展可以分为三个阶段。

第一阶段是20世纪80年代初，主要以生物质热裂解为主。

然而，由于热裂解过程中，产品含杂物比较多，很难得到高纯度的氢气，同时热量效率也相对较低。

第二个阶段是90年代初，先进的流化床反应器广泛应用于生物质气化反应中。

这种技术可以提高气化效率和产气率，同时还可以实现一些催化反应，如乙醇重整反应等。

第三个阶段是2000年后，生物质催化制氢技术得到了进一步提高。

新型的反应器，比如微型反应器和纳米材料催化技术，得到了广泛应用。

这些先进的反应器可以提高反应速度和选择性，同时还可以实现高效的还原反应。

三、生物质催化制氢技术的研究方向目前，生物质催化制氢技术的研究主要集中在以下三个方面：1. 催化剂的合成与优化催化剂是生物质催化制氢技术中最关键的组成部分，其直接影响氢气生成率和选择性。

现在，有多种催化剂应用于生物质催化制氢反应中，包括镍基催化剂、铁基催化剂、铜基催化剂和贵金属催化剂等。

研究人员在不断探索新型催化剂，并通过优化这些催化剂的组成和结构，提高了生物质催化制氢反应的效率和选择性。

2. 生物质气化反应的机理研究为了更好地理解生物质催化制氢反应，研究人员一直在探索生物质气化反应的机理。

第38卷第1期2021 1精细石油化工SPECIALITY PETROCHEMICALS78生物质油加氢脱氧催化剂的研究进展徐海升，黄国强，部鹏程（西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065）摘要：简述了生物质油加氢脱氧（HDO ）催化剂活性组分的研究进展，重点综述了催化剂载体的研究进展及发展趋势.对比分析了单组分氧化物载体、复合型氧化物载体、改性载体等在生物质油HDO 反应中的效果。

单组分氧化物载体主要介绍了 A12O 3、SiO 2、TiO 2、ZrO 2；复合型氧化物载体主要介绍了 AlO-MgO 、SiO 2-ZrO ：、SiO 2-TO 2、TiO 2-ZrO ：;改性载体主要介绍了分子筛载体、碳载体及其他改性载体；相较于单组分载体,复合型载体及改性载体具有易调控的比表面积、孔结构、酸碱度等诸多优点，是今后生物质油HDO 催化剂载 的主要研究 。

关键词：生物质油加氢脱氧催化剂催化剂载体中图分类号：O643.38文献标识码:A随着化石能源储量的日益减少，生态环境的 不断恶化，各国都加快了对能源结构的调整，希望寻找和开发新型环保能源以逐渐取代化石燃料在 能源结构中的占比。

生物质经热解或液化得到的生物油，其原料丰富、来源广、可再生且能量高，已逐渐发展成为潜在的化石燃料替代品［1］。

但生物质油氧含量较高（一般质量分数在30%〜50% , 主要成分为酚类、酯类、咲喃类，还含有一定量的 醞类、酸类、醇类、醛酮类等），使得生物质油黏度 高、热值低、化学稳定性差，降低了油品的品质⑵。

生物质油催化加氢脱氧（HDO ）或选择性加氢被 认为是提高生物质油性能及获取高附加值产品的 有效方法。

而不同催化剂对生物质油加氢脱氧转 化率及脱氧产物的选择性具有较大的差异，因此对于不同催化剂的研究，已经成为当前生物质油HDO 的重中之重。

文献［23］对生物质油HDO 催化剂活性组 分进行了全面阐述和分析。

在此基础上，本文对HDO 催化剂的活性组分进行简要概述，主要对催化剂载体进行对比分析，并对今后生物质油HDO 化 发 了 望。

生物质废弃物催化气化制取富氢燃料气生物质废弃物催化气化制取富氢燃料气摘要利用生物质氢可以实现CO2归零的排放,从根本上解决化石能源消耗带来的温室效应问题,已引起了世界各国研究者的普遍兴趣.介绍了生物质催化气化制取富氢燃料气的研究概况,给出了生物质催化气化制氢的典型流程,讨论了在气化过程中发生的主要化学反应以及影响燃料气组成和焦油含量的一些主要影响因素,如气化介质的不同及催化剂的应用等. 关键词生物质,催化气化,制氢0引言近年来,关于生物质废弃物的热化学处理已引起了越来越广泛的注意.氢气是生物质热化学处理中得到的高品位的洁净能源.由于氢在燃料电池及作为运输燃料在内燃机中的广泛应用,从生物质气化中制取氢气已引起了很多国家的研究兴趣.在生物质气化制氢过程中,低温下焦油的生成是影响燃气质量和氢含量的一个重要因素,因此高温、水蒸气气化以及加催化剂等气化工艺是改善燃气质量的有效措施.生物质气化技术在国内外已得到了相当广泛的研究,而对生物质气化过程中使用催化剂的研究还比较少.在生物质气化过程中使用催化剂,可以有效改善气体品质,促进焦油裂解[1-4],本文就目前生物质催化气化在国内外的研究情况作一些讨论. 1生物质催化气化制氢概况从总体上来说,生物质催化气化制氢的研究在国内外还处于实验室研究阶段,我国在这方面的研究比较薄弱,国外的研究主要集中在美国、西班牙、意大利等国家.[1-5] 意大利L'Aquila大学的Rapagna等利用二级反应器(一级为流化床气化反应器,一级为固定床催化变换反应器)进行了杏仁壳的镍基催化剂催化气化实验,其制得的产品气中氢气体积含量可高达60%.[1]美国夏威夷大学和天然气能源研究所合作建立的一套流化床气化制氢装置在水蒸气/生物质的摩尔比为1.7的情况下,可产生128g氢气/kg生物质(去湿、除灰),达到了该生物质最大理论产氢量的78%.[2]2生物质催化气化典型流程生物质催化气化系统主要包括两大部分(见第34页图1),一是生物质气化部分,在流化床气化炉(或其它形式的气化炉)内进行;一是气化气催化交换部分,在装有催化剂的固定床内进行.生物质废弃物由螺旋进料器进入预热过的流化床,在流化床内发生热解反应产生热解气和焦炭等,热解产物再与从底部进来的空气或水蒸气等发生化学反应产生气化气,气化气从流化床上部进入旋风分离器,将炭粒分离,然后进入焦油裂解床(通常为白云石),进行焦油的初步催化裂解,经焦油裂解后的气化气再进入通常装有镍基催化的固定床内进行进一步的催化裂解及变换反应. 3生物质气化过程中发生的主要化学反应生物质在气化过程中发生热解反应、燃烧反应及气化反应,见第33页表1.在热解反应中,生物质被裂解为焦炭、焦油和燃气,部分焦油在高温条件下继续裂解为燃气.在燃烧反应中主要发生碳氢化合物和CO的氧化反应.在气化反应中主要发生碳氢化合物和CO的.水蒸气气化反应,显而易见,这是增加燃气中氢气含量的一个重要途径. 可以看到,在生物质气化过程中发生的化学反应复杂,研究其中每个化学反应的发生程度及其相互影响关系,进而设计催化剂,促进目的产物的产生是比较困难的,目前国内外大多是采用商业蒸汽重整催化剂及天然矿石等. 1--Nitrogenbottle;2--Airblower;3--Steamgenerator;4--Depressionvalve;5--Valve;6--Gasflowmeter;7--Hopper;8--Screwfeeder;9--Heatpreservationtube;10--Fluidisedbed;11--Electricfurnace;12--Cyclone;13--Slingpoint;14--Electricfurnace;15--Catalyticfixedbedreactor;16--Temperaturecontroller;17--Ca-talyticfixedbedreactor;18--Dustcontainer 4影响燃料气组成和焦油含量的主要因素4.1气化介质生物质气化介质一般为空气(氧气)、水蒸气或氧气和水蒸气的混合气.气化介质的选择可以影响燃料气的组成和焦油处理的难易.Corella[5]等认为在其它条件相同且采用白云石作催化剂时,以水蒸气或水蒸气和纯氧的混合物作为气化介质与以空气作为气化介质相比,前者在气化过程中产生的焦油更容易裂解. 焦油的成分非常复杂,可以分析出的成分有100多种,还有很多成分难以确定;主要成分不少于20种,大部分是苯的衍生物及多环芳烃;其中含量大于5%的大约有7种,它们是:苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚,其它成分的含量一般都小于5%,而且在高温下很多成分会分解.[7]对大部分焦油成分来说,水蒸气在其裂解过程中起到关键的作用,因为它能和某些焦油成分发生反应,生成CO和H2等气体,既减少炭黑的产生,又提高可燃气的产量.例如,萘在催化裂解时,发生下述反应: 由此可知,水蒸气非常有利于焦油裂解和可燃气体的产生.气化介质为空气时,产生低热值燃气,热值为4MJ/Nm3～7MJ/Nm3,氢气含量为8%～14%(体积),气化介质为水蒸气时产生中热值燃气,热值为10MJ/Nm3～16MJ/Nm3,氢气含量为30%～60%(体积).[3] 4.2催化剂应用及催化转化反应机理研究将催化剂用于生物质热解气化主要有三个作用[4]:一是可以降低热解气化反应温度,减少能耗;二是可以减少气化介质,如水蒸气的投入;三是可以进行定向催化裂解,促进反应达到平衡,得到更多的目的产物.在催化剂应用过程中,考虑到催化剂的机械强度及使用寿命等问题,一般将生物质气化和催化交换设在不同的反应器,见图1.但另设一固定床催化反应器,既增加了系统阻力,又增加了投资成本;如将生物质气化和催化交换设在同一反应器,就对催化剂的活性、耐温性能、机械强度及使用寿命等提出了比较高的要求.同时由于焦油催化裂解的附加值小,其成本要很低才有实际意义,因此人们除利用石油工业的催化剂外,主要使用一些天然产物. 目前用于生物质催化气化的催化剂有白云石、镍基催化剂、高碳烃或低碳烃水蒸气重整催化剂、方解石和菱镁矿等.这几种催化剂的成分组成见第35页表2.Corella[5]等认为白云石可以消除气化气中90%～95%的焦油,即在气化炉出口焦油含量为2g/m3～20g/m3,经过白云石床层后焦油含量降低为0.5g/m3～1.0g/m3. Delgado[3]等通过实验对白云石、方解石、菱镁矿的催化活性进行了比较,从实验结果分析,在裂解焦油方面,这三种矿石的活性顺序为:白云石(CaO-MgO)>方解石(MgO)>菱镁矿(CaO).Delgado等[3]认为这是由于在白云石中,两种氧化物的混合改变了Ca和Mg原子的排列顺序所致.关于焦油的催化裂解机理,Corella等[3]认为在水蒸气重整生物质气化气消除焦油的反应过程中,同时可以发生CO2干重整反应,即CO2会与焦油及部分低碳烃发生反应,促进焦油的分解.4.3气化炉用于生物质气化的反应器主要有上吸式气化炉、下吸式气化炉及循环流化床(CFBG)等,见图2～图4.上吸式气化炉结构简单,操作可行性强,但湿物料从顶部下降时,物料中的部分水分被上升的热气流带走,使产品气中H2的含量减少.下吸式气化炉在提高产品气的H2含量方面具有其优越性,但其结构复杂,可操作性差;CFBG具有细颗粒物料、高流化速度以及炭的不断循环等优点,因而相对于其它气化炉来说,无论是在产品气的氢气含量方面还是操作性方面,都是一种较理想的气化制氢形式.4.4气化工艺生物质催化气化工艺选择主要有:工艺(2)系统简单,但对催化剂抗耐磨性要求较高,且反应气与催化剂接触不充分,催化剂利用效率低;工艺(1)和工艺(3)将生物质气化气催化裂解部分使用独立反应器,改善了催化剂的使用环境,但需外加热源,以达到催化反应所需温度,运行成本较高.另外不管裂解炉采用固定床还是流化床,气化气体中灰分或炭粒都有可能引起裂解炉进口堵塞.所以裂解炉和气化炉之间需增加气-固分离装置,但不能使气体温度下降太多,这就使系统更加复杂. 5结论(1)生物质定向催化气化制氢的研究在国内外还处于实验室研究阶段,在我国的研究尤其薄弱. (2)对生物质催化气化及焦油裂解的机理的研究还远远不够. (3)用于生物质催化气化的催化剂主要是白云石和镍基催化剂,白云石价格低廉,但催化效果不如镍基催化剂. (4)焦油的催化裂解是提高生物质催化气化产氢量的一个重要途径,也是这个课题今后的一个重要发展方向.。

Ag/CeO2-ZnO催化剂上生物质甲醇部分氧化制氢气*莫流业，郑小明浙江大学催化研究所，杭州，310028E-mail: moliuye@摘要：本文研究了用于生物质甲醇部分氧化制氢气反应的Ag/CeO2-ZnO催化剂的制备条件以及反应条件对催化剂性能的影响。

Ag/CeO2-ZnO催化剂中银含量、焙烧温度、反应温度以及反应气的比例等对催化剂性能具有很大的影响。

Ag/CeO2-ZnO催化剂的制备条件以及反应条件控制在一定范围内时，Ag/CeO2-ZnO催化剂对甲醇部分氧化制氢气具有很高的催化活性与选择性，具有很好的发展应用前景。

关键词：催化剂；Ag/CeO2-ZnO；甲醇；甲醇部分氧化制氢气；氢气1.引言能源与环境问题对社会可持续发展提出了严峻的挑战，因此探索新能源和提高能源的利用效率成为一个迫切需要解决的问题。

燃料电池由于其高效、低污染等有点而倍受人们的关注[1]。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是所有燃料电池中研究比较成熟而最有希望得到工业应用的燃料电池，它可以应用于汽车、笔记本电脑以及手机等电子产品中。

PEMFC 的燃料是氢气，但是由于氢气存在诸如难以储存、运输以及危险等缺点而限制了PEMFC的发展应用。

而以液体燃料即时（on-board）制氢可以克服氢气本身存在的问题。

甲醇可由生物质热解而得[2]。

甲醇水蒸气重整制氢气已经发展成熟，并已应用于工业制氢。

然而，由于该反应是强吸热反应，不仅耗能高而且应用于燃料电池的时候启动慢，因此甲醇水蒸汽重整制氢气反应难以应用到PEMFC等燃料电池上。

而甲醇部分氧化制氢气是个微放热反应：CH3OH+1/2O2 → 2H2 + CO2, △H0 = -192.2 kJ.mol-1。

甲醇部分氧化反应中的氧气可以用空气氧代替，并且不需要汽化水所需要的能量，因此甲醇部分氧化制氢气反应是近年来研究的热点之一[3~6]。

本文作者报道了Ag/CeO2-ZnO催化剂对生物质甲醇部分氧化制氢气反应在低温（160℃）下具有很高的活性与氢气选择性，甲醇转化率和氢气选择性分别高达92％和97％[7]，并且开发了氧化－还原沉淀法制备Ag/CeO2-ZnO催化剂的新方法，呈现出良好的应用前景[8]。

第５期
岳思， 等 生物质催化气化制氢技术研究
５５
目前， 国外的研究主要集中在欧、美、日等发达国 家。如 Ｔｕｒｎ 等［４］在富氧条件下研究了生物质的水蒸汽 气化制氢过程； 在其操作条件范围内， 单位千克生物 质产氢量在 ＥＲ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）为 ０ 的情况下可以 达到 ６０ｇ。Ｒａｐａｇｎａ 等［５］在一流化床反应器和固定床反 应器内研究了生物质的催化气化反应， 重点研究了固 定 床 催 化 裂 解 器 内 操 作 条 件 对 氢 产 量 的 影 响 。 Ａｚｎａｒ 等［６］以快速流化床作为气化炉， 对生物质水蒸汽－ 氧气 的气化产物进行了催化重整， 所用催化剂为 ＣＯ 变换 催化剂， 其催化反应器出口气体中 Ｈ２ 体积含量可达 ６４．４％。 现 详 细 介 绍 两 项 已 在 工 程 中 实 际 应 用 的 生 物 质气化制氢的实用技术。
第 ３１ 卷 第 ５ 期 ２００８ 年 ５ 月
环境科学与技术
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ． Ｍａ
３１ ｙ第
３Ｎ２１０ｏ０卷．５８
生物质催化气化制氢技术研究
岳思， 肖波
（ 华中科技大学环境科学与工程学院， 湖北 武汉 ４３００７４）
摘 要： 在人类面临严重的能源危机与环境污染的背景下， 世界各国都在致力于对洁净能源氢的开发和研究， 并取得了一定的研究 成果。生物质气化制氢是一项富有前景的制氢技术， 已引起了世界各国研究者的普遍关注。文章首先介绍了生物质气化制氢技术的国内 外研究及应用现状， 然后介绍了一种一体式生物质气化炉水蒸汽催化气化制氢的工艺流程， 氢气体积的含量可达到 ５０％以上。最后总结 了这种工艺在各种制氢方法中， 具有技术成熟、工艺简单， 效率高等优点， 有广阔的应用前景。

生物质气化生产氢气技术研究下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!生物质气化是一种利用生物质资源，通过热化学反应将固体生物质转化为气体燃料的技术。

摘要目前世界上能源与环境问题正日益严峻，各国对于新能源技术的发展也投入了更多的研究。

作为可再生清洁能源的一种，生物质能逐渐得到了人们的普遍关注。

海藻作为水生生物质的代表，不占用陆地资源，生长速率快，具有广阔的开发前景。

众多学者已经针对藻类生物质能源的高效利用展开了研究。

本文以典型海藻——条浒苔为实验对象，采用水热液化试验方法，并在此基础上提出了分级等水热液化方法，以此来研究并优化海藻生物质热化学转化工艺，从而推动其进一步能源开发和利用。

本文以大型海藻——条浒苔为实验对象，在进行水热液化实验前，首先对条浒苔原料进行了必要的工业分析和元素分析。

此外，在水热液化实验中，包括原料干燥过程、水热液化反应过程、产物分离过程以及产物组成成分分析过程在内，操作流程较为复杂，需要详细系统分析与研究。

原料分析后将条浒苔处理为粉末，系统研究其在高温高压反应釜内水热液化反应，讨论了包括反应时间、反应温度与液料比（S/A）在内的反应条件对水热液化产物分布的影响，以及在此基础上添加不同比例的乙醇作为醇-水共溶剂对生物油产率和产物成分的影响规律。

结果表明，对于条浒苔水热液化反应，其最佳的反应条件为：反应时间45min、反应温度300℃、投放液料比（S/A）40/4mL/g 以及溶剂中乙醇比例50%，该条件下的生物油产率为45%，固体残渣产率为5.25%，原料水热转化率相对较高。

另外通过GC-MS分析，发现溶剂中乙醇的添加也使得生物油中酯类化合物的含量得到提高，生物油品质得到改善。

在上述实验基础上，提出分级式水热液化反应这一试验构想，即先将原料在较低温度下（200℃）水热反应30min后提高温度，使其在高温条件下（300℃）继续反应30min作为二级反应。

最终将实验结果与未分级（200℃与300℃）试验进行对比分析后，发现分级式水热液化所得生物油的整体产率要高于低温条件下所得生物油产率，但却略低于高温条件下的生物油产率。

而在将分级与高温条件下的两种生物油产物进行对比分析后，发现分级式水热液化这一方法能够减少生物油中酸类物质，并提高生物油中酯类化合物的含量，从而使得生物油的品质得到了提高，同时也不如高温水热耗能多。

生物质能源转化的催化剂研究在当今全球能源需求不断增长和环境保护日益受到重视的背景下，生物质能源作为一种可再生、低碳的能源形式，受到了广泛的关注。

而在生物质能源的转化过程中，催化剂扮演着至关重要的角色。

催化剂能够加速化学反应的进行，提高能源转化效率，降低生产成本，对于实现生物质能源的高效利用具有重要意义。

生物质能源的来源非常广泛，包括农作物秸秆、林业废弃物、城市生活垃圾中的有机成分等。

这些生物质资源通过一系列的转化过程，可以生产出生物柴油、生物乙醇、生物氢气等能源产品。

然而，这些转化过程往往需要在一定的条件下进行，并且反应速度较慢、选择性较差。

这时候，催化剂就能够发挥其独特的作用，促进反应的进行，提高产物的选择性和产率。

在生物质能源转化中，常用的催化剂可以分为两大类：均相催化剂和非均相催化剂。

均相催化剂是指催化剂与反应物处于同一相态，通常是在溶液中进行反应。

例如，在生物柴油的制备过程中，常用的均相催化剂有硫酸、氢氧化钠等。

这些催化剂具有较高的催化活性，但存在着分离困难、对设备腐蚀严重等问题。

非均相催化剂则是指催化剂与反应物处于不同的相态，例如固体催化剂与液体反应物。

非均相催化剂具有易于分离、可重复使用等优点，因此在生物质能源转化中具有更广阔的应用前景。

在非均相催化剂中，金属催化剂是一类非常重要的催化剂。

常见的金属催化剂包括铂、钯、镍、铜等。

这些金属具有良好的催化性能，可以有效地促进生物质能源转化中的加氢、脱氢、氧化等反应。

例如，在生物质加氢脱氧反应中，铂和钯等贵金属催化剂表现出了优异的催化性能，能够将生物质中的氧原子以水的形式去除，从而提高生物油的品质。

然而，贵金属催化剂价格昂贵，限制了其大规模应用。

因此，研究人员致力于开发价格低廉、性能优良的非贵金属催化剂，如镍、铜等。

除了金属催化剂外，金属氧化物催化剂在生物质能源转化中也发挥着重要作用。

例如，氧化锌、氧化铜、氧化铁等金属氧化物可以作为催化剂用于生物质的气化反应，将生物质转化为合成气（一氧化碳和氢气的混合物）。

氢气在生物质能源中的生产工艺创新研究氢气作为一种清洁、高效的能源形式，在当今的能源转型中扮演着日益重要的角色。

而生物质能源作为一种可再生能源，在氢能研究领域也备受关注。

本文旨在探讨，通过深入研究和分析，为相关领域的发展提供一定的参考和指导。

一、生物质能源及其在氢能研究中的价值生物质能源是指利用生物质作为原料，通过生物化学或热化学方式转化成为能源的过程。

生物质能源具有可再生、环保和广泛分布等优势，是传统能源替代品和绿色能源的重要组成部分。

在当前的能源结构调整中，生物质能源被寄予了厚望，其在氢能研究中的应用前景广阔。

生物质能源与氢能结合，可以实现高效能源转化，减少对传统石化能源的依赖，同时还能减少对环境的污染。

利用生物质资源生产氢气，可以有效解决氢气生产中的原料问题，同时还能有效利用和开发生物质资源，实现资源的综合利用和循环利用。

二、氢气在生物质能源中的生产工艺现状分析目前，氢气在生物质能源中的生产工艺主要包括生物质气化和生物发酵两种方式。

生物质气化是将生物质原料在高温下进行气化，生成氢气、一氧化碳和二氧化碳等气体；而生物发酵则是利用微生物的代谢活动产生氢气。

这两种方式各有优劣，目前主要还是以生物质气化技术为主流。

生物质气化技术是目前氢气生产的主要方式，其生产氢气的效率高、产氢成本低，但是由于生物质原料本身的特性和气化过程中的一些技术难题，仍然存在一些问题，如气化温度控制、气化副产品的处理等。

而生物发酵方式虽然在实验室阶段取得了一定进展，但在工业应用中仍存在许多挑战，如微生物选育、培养方式等。

三、氢气在生物质能源中生产工艺的创新为了进一步提高氢气在生物质能源中生产工艺的效率和稳定性，需要进行技术创新和改进。

首先是在生物质气化技术方面，可以通过优化气化反应条件，改进气化炉的结构，提高氢气产率和纯度，同时还要逐步解决气化副产品处理的问题，实现资源的综合利用。

其次是在生物发酵技术方面，需要加强微生物的筛选和改良，提高微生物的氢产量和氢产率，探索新的培养方式和条件，以提高发酵氢气的产量和质量。

生物质转化为燃料的新型催化剂随着人类对环境保护和可持续发展的重视，对化石燃料的利用和开采不断受到限制，而生物质燃料作为一种更环保和可持续的可再生能源备受关注。

然而，生物质转化为燃料需要催化剂的帮助，而传统的燃料催化剂普遍存在使用寿命短、高成本等问题。

因此，研制一种高效、低成本的新型生物质转化催化剂成为了攸关生物质能源产业发展的关键问题。

近年来，生物质转化催化剂的研发方向主要集中在两个方面：一是寻找高效活性的催化剂材料，二是探究合适的反应条件和参数。

新型生物质转化催化剂通常拥有高的催化活性、高的选择性和长的使用寿命等优点，能够大幅度提高生物质转化效率和产品质量。

而其研发主要依赖于物理化学、材料学、化学工程等学科的交叉融合，需要对材料、反应机理及动力学等方面的理解。

以生物质加氢制燃料为例，其反应的关键催化步骤为氢解、重整和加氢。

一些研究表明，结构形貌可控的纳米材料能够有效提高生物质转化反应的催化活性。

比如，针对生物质加氢合成氢能源领域，研究人员在纯质和复合材料中引入了Ni、Co、Fe、Mo 等金属作为活性中心，并进行了形貌可控的调控和表面修饰，将其应用到生物质催化转化中。

实验结果表明，这些纳米材料能够极大地提高生物质加氢反应的催化活性，同时还能够提高其反应的选择性和稳定性。

在以上研究中，得到了近年来的突破性进展。

然而，仍然存在很多挑战需要克服。

例如，生物质转化的反应机理及动力学仍未完全阐明，因此催化剂的局限性也较大。

同时，生物质转化的信息成分较复杂，因而合理地确定合适的催化条件及参数，也是一个不小的难题。

此外，高性能新型催化剂的制备和表征技术也需要不断完善和发展，保证这些新型催化剂的可持续发展和大规模应用。

综上所述，针对上述挑战和现有研究，需要在高效活性的基础上，进一步符合生物质转化的反应机理，并寻找出一系列合理且可行的催化反应条件和参数，使得催化剂的活性得到发挥。

此外，也需要持续深化新型催化剂的制备和表征技术，保证其性能的可持续发展和大规模应用。