(1) Cysyniad a diffiniad o gynhyrchu hydrogen biomas
Mae cynhyrchu hydrogen biomas yn cyfeirio'n bennaf at ddefnyddio nwyeiddio neu ddadocsigeniad catalytig microbaidd i gynhyrchu nwy synthesis sy'n cynnwys hydrogen ar ôl i fiomas fynd trwy wahanol rag-driniaethau. Mae adnoddau biomas blynyddol Tsieina tua 3.5 biliwn o dunelli, a'u prif ffynonellau yw cnydau ynni, gweddillion gwastraff amaethyddol, gweddillion gwastraff coedwigaeth a gwastraff solet diwydiannol a threfol. Mae'r defnydd o ddeunyddiau crai biomas i gynhyrchu hydrogen yn ddull sy'n addasu i amodau cenedlaethol Tsieina ac mae ganddo lwybr technoleg cynhyrchu hydrogen da gyda rhagolygon datblygu addawol. Gan mai biomas sy'n cynnwys carbon yw'r deunydd crai mewn rhai senarios, mae'r llwybr hwn hefyd yn cael ei ystyried yn llwybr cynhyrchu hydrogen "carbon-negyddol", a gelwir yr hydrogen a gynhyrchir gan y llwybr hwn hefyd yn "hydrogen emrallt" neu "hydrogen gwyrdd super."
(2) Llwybr technegol ar gyfer cynhyrchu hydrogen o fiomas
Gellir rhannu technoleg cynhyrchu hydrogen biomas yn bennaf yn ddau brif lwybr: cynhyrchu hydrogen thermocemegol a chynhyrchu hydrogen biolegol. Gellir rhannu cynhyrchu hydrogen thermocemegol yn dri llwybr technegol isrannu: anweddiad stêm, anweddiad dŵr supercritical, a chracio a diwygio thermol biomas; gelwir cynhyrchu hydrogen biolegol hefyd yn ddull diraddio microbaidd a chynhyrchu hydrogen eplesu biomas, gan gynnwys ffotolysis uniongyrchol / anuniongyrchol Mae yna amryw o lwybrau wedi'u hisrannu megis ffotolysis, eplesu ysgafn, eplesu tywyll, eplesu cyplydd tywyll golau, bio-drawsnewid ensymau di-gell, ac ati.
Llwybr Technoleg 1: Dull Thermocemegol
Yn cyfeirio at y dull o drawsnewid biomas yn nwy hylosg llawn hydrogen trwy driniaeth thermocemegol ac yna cael hydrogen pur trwy wahanu. Gall y dull hwn gynhyrchu hydrogen yn uniongyrchol o ddeunyddiau crai biomas, neu o gynhyrchion canolraddol depolymerization biomas (fel methanol, ethanol). Yn ôl gwahanol brosesau penodol, gellir ei rannu ymhellach yn dechnoleg nwyeiddio stêm, technoleg nwyeiddio dŵr supercritical a thechnoleg diwygio pyrolysis biomas:
Technoleg nwyeiddio stêm: Mae technoleg cynhyrchu hydrogen nwyeiddio stêm yn dewis stêm fel yr asiant nwyeiddio. Pwrpas trin nwyeiddio deunyddiau crai biomas yw cael gwared ar gydrannau nad ydynt yn fflamadwy fel nitrogen a dŵr i gynyddu gwerth caloriffig y tanwydd. Ar yr un pryd, gall tynnu sylffwr a nitrogen atal eu cynhyrchion rhag mynd i mewn i'r atmosffer a lleihau cymhareb màs elfennau hydrocarbon; gall y dull hwn gael y cyfaint yn gyffredinol Yr anfantais o ddefnyddio hydrogen 40% i 60% a nwy synthesis gwerth caloriffig uchel yw bod tar yn cael ei gynhyrchu fel sgil-gynnyrch. Felly, mae archwilio catalyddion cost-effeithiol i gynyddu cynhyrchiant hydrogen, lleihau tymheredd nwyeiddio, hyrwyddo cracio tar a datblygu technoleg trin tar gwyrdd, diwygio tar yn systemau gwahanu nwy synthesis a hydrogen gwerthfawr yn gymhwysiad pellach o'r dechnoleg hon ar hyn o bryd.
Technoleg diwygio cracio thermol:Egwyddor y dechnoleg hon yw gwresogi biomas yn anuniongyrchol ar 350 i 600 gradd ac ynysu aer ac ocsigen (neu ocsigen cyfyngedig), fel y gellir ei pyrolyzed a'i drawsnewid yn fiotar, golosg a nwy. Mae'r hydrocarbonau yn cael eu cracio'n gatalytig ymhellach i gael nwy llawn hydrogen ac mae'r nwy yn cael ei wahanu i gael hydrogen. O dan y rhagosodiad o ddefnyddio catalydd, gall ffracsiwn cyfaint hydrogen yn y nwy pyrolysis gyrraedd 30% i 50%. Fodd bynnag, bydd y tar a gynhyrchir yn ystod y broses pyrolysis yn cyrydu offer a phiblinellau, gan achosi gostyngiad mewn effeithlonrwydd cynhyrchu hydrogen. Y camau allweddol nesaf ar hyn o bryd yw datblygu catalyddion economaidd newydd, ymchwilio a datblygu prosesau tynnu tar cost isel, prosesau gwahanu hydrogen, ac ati.
Anweddiad dŵr supercritical: yn cyfeirio at ddadelfennu biomas mewn dŵr uwch-gritigol i gynhyrchu H2, CO, CO2, CH4 a nwyon eraill trwy byrolysis, hydrolysis, cyddwysiad a dadhydrogeniad. Mae gan dechnoleg cynhyrchu hydrogen anweddu dŵr supercritical biomas ddefnydd cymharol uchel o ynni. Mawr, cynhyrchu sgil-gynhyrchion tar a phroblemau eraill. Er bod pris deunydd crai y dechnoleg hon yn isel, mae cost gweithredu a buddsoddiad cychwynnol y system ddŵr supercritical yn uchel, ac nid oes unrhyw brosiectau arddangos ar raddfa fawr, felly ni ellir ei hyrwyddo ar gyfer defnydd masnachol yn y tymor byr.
Llwybr Technoleg 2: Dull Biolegol
Gellir rhannu dulliau biolegol yn ffotolysis uniongyrchol, ffotolysis anuniongyrchol, eplesu golau, eplesu tywyll, eplesu cyplydd golau-tywyll, trosi ensymau di-gell a llwybrau isrannu eraill; mae gan wahanol lwybrau technegol eu manteision a'u hanfanteision eu hunain, ymhlith y gall eplesu ysgafn a thywyll, nid yn unig leihau'r galw am ynni ysgafn i ryw raddau, ond hefyd yn cynyddu'r cynhyrchiad hydrogen yn sylweddol. Dyma brif gyfeiriad datblygu cynhyrchu hydrogen biolegol ar hyn o bryd.
(3) Cynnydd cynhyrchu hydrogen biomas gartref a thramor
Cynrychiolydd Tramor - Y Deyrnas Unedig:
Ar ddechrau 2023, cyhoeddodd Adran Busnes, Ynni a Strategaeth Ddiwydiannol Prydain (BEIS) y byddai'n buddsoddi 30 miliwn o bunnoedd i gefnogi arloesedd mewn technoleg cynhyrchu hydrogen biomas. Cyfarwyddiadau ariannu penodol:
Pretreatment deunydd crai: datblygu technoleg pretreatment deunydd crai cost isel, sy'n arbed ynni ac yn effeithlon i wneud y gorau o fiomas a gwastraff deunyddiau crai. Gan gynnwys technoleg granwleiddio, technoleg didoli mecanyddol, trin gwres a thechnoleg calchynnu, ac ati;
Ymchwil a datblygu technoleg nwyeiddio uwch a'i gydrannau: canolbwyntio ar wella ansawdd syngas a gwella effeithlonrwydd cynhyrchu hydrogen. Gan gynnwys technoleg monitro amser real, technoleg symud corfforol, technoleg tynnu cemegol, technoleg tynnu tar catalytig a thermol, technoleg arsugniad siglen pwysau synthesis nwy, technoleg integreiddio nwyyddion, ac ati;
Technoleg cynhyrchu hydrogen biomas newydd: Canolbwyntiwch ar ddatblygu technoleg cynhyrchu hydrogen biomas newydd y gellir ei chyfuno â dal carbon. Gan gynnwys technoleg cynhyrchu hydrogen eplesu anaerobig, technoleg cynhyrchu hydrogen photofermentation, technoleg trin dŵr gwastraff, methan diwygio technoleg cynhyrchu hydrogen, technoleg pyrolysis, ac ati;
Tsieina:
Cynhyrchu hydrogen biolegol - mae wedi bod yn y cyfnod labordy o'r blaen; yn gynnar yn 2023, lansiwyd prosiect cynhyrchu hydrogen biolegol a chynhyrchu pŵer integredig cyntaf y wlad yn Harbin (gan ddefnyddio technoleg cynhyrchu hydrogen eplesu biomas-gwastraff, gan ddefnyddio gwellt gwastraff amaethyddol, gwastraff tirlunio, gwastraff bwyd, dŵr gwastraff organig dwys iawn, ac ati yn cael eu defnyddio fel mae swbstradau eplesu, a straeniau cynhyrchu hydrogen anaerobig effeithlon yn cael eu defnyddio fel cynhyrchwyr hydrogen i brosesu gwastraff tra'n adennill llawer iawn o hydrogen ynni glân Mae'r dechnoleg yn dod gan dîm yr Academydd Ren Nanqi o Sefydliad Technoleg Harbin).
Cynhyrchu hydrogen thermocemegol - a ddefnyddir yn bennaf ar gyfer biomas neu wastraff â chynnwys dŵr isel, megis gwastraff trefol a gwastraff solet diwydiannol sy'n cynnwys mwy o gardbord, plastig a sylweddau eraill. Mae mentrau domestig fel Dongfang Boiler, Datang Group a mentrau ynni traddodiadol eraill yn defnyddio nwyeiddio pyrolysis i gynhyrchu hydrogen. Fodd bynnag, oherwydd cymhlethdod y broses trin nwy, ar hyn o bryd nid oes unrhyw brosiect gweithredu masnachol aeddfed yn Tsieina o dan y llwybr hwn. Mae Jiman Technology, a aned allan o Academi Gwyddorau Tsieineaidd, ar hyn o bryd yn hyrwyddo adeiladu prosiectau arddangos ar raddfa fach a pheilot.
(4) Prif safbwyntiau a chasgliadau ar gynhyrchu hydrogen biomas:
Gall cynhyrchu hydrogen biomas ddefnyddio gwastraff diwydiannol, amaethyddol a threfol yn effeithiol, ond mae'r lleoliad adeiladu wedi'i gyfyngu gan yr ardal gyflenwi deunydd crai ac mae'n llwybr cynhyrchu hydrogen dosbarthedig; ei gynnyrch uniongyrchol yw nwy synthesis sy'n cynnwys hydrogen, a fydd yn cynnwys amhureddau megis CO, H2S a tar. Mae angen gwahanu'r nwy ymhellach i gael hydrogen cyn y gellir ei ddefnyddio, sy'n fwy addas fel tanwydd neu ddeunydd crai diwydiannol.
Dull thermocemegol: Mae'r gyfradd trosi yn gyflym, ond mae angen offer uchel, catalyddion, ac ati, ac mae gwahanu nwy yn anodd; gallwn ganolbwyntio ar gyfarwyddiadau arloesol allweddol megis catalyddion newydd, diwygio a defnyddio tar, a phrosesau ac offer gwahanu nwy.
Dull biolegol: cynnyrch uchel, cost isel, ond llawer o amhureddau; yn eu plith, cynhyrchu hydrogen eplesu cypledig golau-tywyll sydd â'r effeithlonrwydd cynhyrchu hydrogen cyflymaf a'r gyfradd defnyddio swbstrad uchaf, a disgwylir iddo ddod yn dechnoleg cymhwyso prif ffrwd cynhyrchu hydrogen biolegol yn y dyfodol.
I grynhoi, yn gyffredinol mae cynhyrchu hydrogen biomas yn ei gamau cynnar o hyd, ac mae rhai arddangosiadau masnachol yn dal i gael eu crynhoi yn y camau ar raddfa fach a'r cyfnod peilot. Mae ei senarios cymhwyso yn bennaf fel deunyddiau crai tanwydd diwydiannol. Gall y maes hwn ganolbwyntio ar: eplesu biolegol cynhyrchu hydrogen. Mae cysylltiadau allweddol yn cynnwys tyfu, trawsnewid a pharatoi bacteria sy'n cynhyrchu hydrogen perfformiad uchel, y dull cynhyrchu hydrogen eplesu ysgafn-tywyll, rhag-drin deunyddiau crai cynhyrchu hydrogen biolegol, ac offer proses gwahanu hydrogen.
cynhyrchion perthynol yn eisen
