新能源中,太阳能、风能都具有时间不稳定和空间不稳定的特点,而氢作为重要的能源载体,可以解决可再生能源的稳定性问题,也就格外引起人们的关注。科学家对可再生能源-氢能源系统抱有很大的期望。 近些年来有研究人员开发了一种将氢气贮存和沼气提纯结合起来的新技术——利用外源氢气厌氧发酵原位合成甲烷,即在用电低谷,将富余的风能进行电水解,产生的氢气通入厌氧发酵过程中与沼气混合,通过微生物的作用将氢气和沼气中的二氧化碳转化成甲烷。然而,对储氢系统的要求很多,最重要的是高储氢密度。衡量氢气储存技术先进与否的主要指标是单位质量储氢密度,即储氢单元内所储氢质量与整个储氢单元的质量之比。在当前的情况下利用外源氢气厌氧发酵原位合成甲烷的技术则可将氢转化为甲烷存储起来不失为一个可行的选择。
新能源中,太阳能、风能都具有时间不稳定和空间不稳定的特点,而氢作为重要的能源载体,可以解决可再生能源的稳定性问题,也就格外引起人们的关注。科学家对可再生能源-氢能源系统抱有很大的期望。 近些年来有研究人员开发了一种将氢气贮存和沼气提纯结合起来的新技术——利用外源氢气厌氧发酵原位合成甲烷,即在用电低谷,将富余的风能进行电水解,产生的氢气通入厌氧发酵过程中与沼气混合,通过微生物的作用将氢气和沼气中的二氧化碳转化成甲烷。然而,对储氢系统的要求很多,最重要的是高储氢密度。衡量氢气储存技术先进与否的主要指标是单位质量储氢密度,即储氢单元内所储氢质量与整个储氢单元的质量之比。在当前的情况下利用外源氢气厌氧发酵原位合成甲烷的技术则可将氢转化为甲烷存储起来不失为一个可行的选择。
在丹麦,牛粪作为一种重要的厌氧发酵物料被广泛应用于生物燃气工厂。牛粪富含高氨氮,氨氮的毒性由游离氨引起。一般认为,在高温条件下,自由NH3的浓度比中温条件下高,毒性抑制更为显著。而根据最近丹麦科技大学环境工程系Irini Angelidaki教授和张翼峰博士团队的Han Wang发表在Water Resaech上的文章指出:在富氢环境中,氢营养型产甲烷菌比乙酸营养型产甲烷菌更耐受氨氮毒性。
对比中温厌氧发酵过程中,当发酵罐氢分压在0.25,0.5和1atm的条件下, NH4+-N浓度为7g /L时的产甲烷量比NH4+-N浓度为1g/L时,分别降低了42.7%,41%,和48.3%。而没有加氢的发酵罐,当氨氮浓度从1升高到7时,产甲烷量降低了65%。但是,在高温厌氧发酵过程中没加氢的发酵罐中甲烷产量则降低了44.2%,而在加氢的试验中降低程度相比中温条件要低很多。研究发现,相比普通沼气工厂,富氢产甲烷发酵工艺耐受的物料氨氮含量更高,是该技术应用中的一个关键点。
未来可再生能源储氢和生物燃气在工业上的应用会以多种方法结合为趋势,在追求最佳提纯和存储效果的同时注重降低能耗与成本,是现阶段新能源技术的新思路和新方向。风能已经在丹麦走了很长的路,下一个目标就是基于厌氧发酵来进行电能的储存和高效利用。
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135416306844