[发明专利]新型光通道光合生物制氢装置

说明书

技术领域

本发明属于农业工程能源利用技术领域，尤其涉及一种新型光通道光合生物制氢装置。

背景技术

化学元素氢(H——Hydrogen)，在元素周期表中位于第一位，它是所有原子中最小的。众所周知，氢分子与氧分子化合成水，氢通常的单质形态是氢气（H₂），它是无色无味，极易燃烧的双原子的气体，氢气是密度最小的气体。在标准状况（0摄氏度和一个大气压）下，每升氢气只有0.0899克重——仅相当于同体积空气质量的二十九分之二。氢是宇宙中最常见的元素，氢及其同位素占到了太阳总质量的84%，宇宙质量的75%都是氢。

氢具有高挥发性、高能量，是能源载体和燃料，同时氢在工业生产中也有广泛应用。现在工业每年用氢量为5500亿立方米，氢气与其它物质一起用来制造氨水和化肥，同时也应用到汽油精炼工艺、玻璃磨光、黄金焊接、气象气球探测及食品工业中。液态氢可以作为火箭燃料，因为氢的液化温度在－253℃。

氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。它是一种极为优越的新能源，其主要优点有：燃烧热值高，每千克氢燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。资源丰富，氢气可以由水制取，而水是地球上最为丰富的资源，演绎了自然物质循环利用、持续发展的经典过程。

二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。二次能源又可分为“过程性能源”和“含能体能源”。当今电能就是应用最广的“过程性能源”；柴油、汽油则是应用最广的“含能体能源”。由于目前“过程性能源”尚不能大量地直接贮存，因此汽车、轮船、飞机等机动性强的现代交通运输工具就无法直接使用从发电厂输出来的电能，只能采用像柴油、汽油这一类“含能体能源”。可见，过程性能源和含能体能源是不能互相替代的，各有自己的应用范围。随着，人们将目光也投向寻求新的“含能体能源”，作为二次能源的电能，可从各种一次能源中生产出来，例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。而作为二次能源的汽油和柴油等则不然，生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同时人们期待的新的二次能源。

化石能源的日渐枯竭及其使用所带来环境污染问题迫使人们开发新的清洁可再生能源以满足未来经济和社会发展的需要。氢能因能量密度高、燃烧无污染且利用形式多样而被公认为未来主要的能源载体形式。以氢能使用为核心的“氢能经济”和“氢能社会”发展模式是人们对未来能源使用技术的憧憬。

生物制氢是利用微生物自身代谢释放氢气的过程，其产氢条件温和，环境友好且原料来源丰富而被认为是未来氢能生产的主要替代形式。在各类生物制氢技术比较中，光合细菌制氢不仅有较高的产氢能力，其还可以利用多种有机废弃物作为产氢原料，实现氢能生产和废弃物处理的双重目标而成为制氢技术研究的热点问题。光合细菌制氢是光合细菌在厌氧光照条件下将有机质转化为氢气的生理代谢过程，光合细菌制氢装置的开发是光合细菌制氢技术研究从实验室向实际生产转化的关键环节。目前的光合细菌制氢装置具有光通量低、采光面积小、温度不易控制、产氢能力低的缺陷或不足。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种易于实现工业化、连续化运行的新型光通道光合生物制氢装置，该装置能最大限度的提供反应所需光照、提高产氢效率、延长使用寿命、易于温度控制。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：新型光通道光合生物制氢装置，包括进料单元、制氢反应器和气液分离单元，所述进料单元包括光合细菌罐、产氢底物罐和进料预混盒，光合细菌罐和产氢底物罐的出口分别通过一根输液管与进料预混盒的进口连接，每根输液管上均设有一个恒流泵，进料预混盒的出口通过进液管与制氢反应器的进口连接，制氢反应器的出口通过气液出管与气液分离单元的进口连接。

所述制氢反应器呈长方体形状，制氢反应器的进口设在一侧的下部，制氢反应器的进口处设有液体进管，进液管与液体进管连接，制氢反应器的出口设在相对另一侧的上部，气液出管的一端与制氢反应器的出口连接，制氢反应器内设有由透明材料制成的隔流盒，隔流盒内设有LED灯，所述隔流盒在临近液体进管和气液出管分别设有一个，一排隔流盒设在制氢反应器的底面，另一排隔流盒设在制氢反应器的顶面，两排隔流盒交错布置，两排隔流盒之间形成弯折状的液体流通道。