[发明专利]基于秸秆乙醇发酵重整制氢气的氢氧燃料电池智能发电系统

说明书

本发明公开了一种基于秸秆乙醇发酵重整制氢气的氢氧燃料电池智能发电系统，包括：秸秆乙醇发酵系统、乙醇重整制氢系统、氢氧燃料电池发电系统和中央控制系统，其中，所述秸秆乙醇发酵系统对秸秆进行厌氧发酵获得乙醇，所述乙醇重整制氢系统利用所述乙醇和水蒸气重整反应获得氢气，所述氢氧燃料电池发电系统利用所述氢气将化学能转化为电能，所述中央控制系统用于对秸秆乙醇发酵系统、乙醇重整制氢系统和氢氧燃料电池发电系统进行在线控制。该基于秸秆乙醇发酵重整制氢气的氢氧燃料电池智能发电系统可将秸秆等农业废弃物进行能源化利用，缓解能源紧张的现状，减少农业废弃物对环境的污染，减少CO₂的排放。

技术领域

本发明涉及生物质类厌氧发酵领域，特别提供了一种基于秸秆乙醇发酵重整制氢气的氢氧燃料电池智能发电系统。

背景技术

我国是农业大国，农业生产每年都会产生数量丰富的秸秆生物质。目前秸秆综合利用效率比较低，主要集中在肥料化、燃料化和饲料化方面。随着经济社会的发展，秸秆的传统利用方式在逐渐缩减，秸秆资源处于严重相对过剩状态，秸秆露天焚烧事件屡见不鲜，不仅造成资源浪费，同时给生态环境带来巨大压力，因此为秸秆利用寻求新的途径迫在眉睫。秸秆通过乙醇发酵技术可以转化为一定浓度的燃料乙醇，秸秆廉价易得，在一定程可以降低燃料乙醇的生产成本。这样不仅对保护生态环境有很重要的意义，更为可持续发展战略提供了保证。

生物质乙醇重整技术可制取氢气，而乙醇可由秸秆类生物质等可再生资源获取。在乙醇重整制氢气过程中释放出的二氧化碳由植物通过光合作用转变为可利用的生物质，从而实现二氧化碳的零排放，实现碳的闭合良性循环。

氢氧燃料电池是一种将储存在燃料中的化学能转变为电能的发电装置，其工作过程不涉及燃烧，不受卡诺循环的限制，能量转化率高，产物清洁无污染，具有发电效率高、绿色环保等优点。氢氧燃料电池需要持续供应氢气才能实现绿色安全源源不断产生电能。因此，如何合理利用偏远地区的大量农作物秸秆，使之转化为氢氧燃料电池的电能，进而使氢氧燃料电池实现廉价化和平民化，成为亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于秸秆乙醇发酵重整制氢气的氢氧燃料电池智能发电系统，以解决农作物秸秆没有得到有效利用，无法智能化转化为电能的问题。

本发明提供的技术方案是：一种基于秸秆乙醇发酵重整制氢气的氢氧燃料电池智能发电系统，包括：秸秆乙醇发酵系统、乙醇重整制氢系统、氢氧燃料电池发电系统和中央控制系统，其中，所述秸秆乙醇发酵系统对秸秆进行厌氧发酵获得乙醇，所述乙醇重整制氢系统利用所述乙醇和水蒸气重整反应获得氢气，所述氢氧燃料电池发电系统利用所述氢气将化学能转化为电能，所述中央控制系统用于对秸秆乙醇发酵系统、乙醇重整制氢系统和氢氧燃料电池发电系统进行在线控制。

优选，所述秸秆乙醇发酵系统包括原料预处理系统、恒温乙醇发酵反应器、秸秆乙醇发酵液收集装置、乙醇自动净化分离装置和在线乙醇浓度分析仪，其中，所述原料预处理系统用于对粉碎后的秸秆进行酸化处理，恒温乙醇发酵反应器用于对预处理后的秸秆进行恒温发酵，得到秸秆乙醇发酵液并暂存至秸秆乙醇发酵液收集装置，所述乙醇自动净化分离装置用于对得到的秸秆乙醇发酵液进行净化分离，得到达到指定浓度的乙醇，所述在线乙醇浓度分析仪用于在线分析所述乙醇溶液的浓度并上报至中央控制系统，所述中央控制器根据得到的乙醇浓度信息控制乙醇溶液再次返回至乙醇自动净化分离装置进行再次净化分离，直至乙醇浓度达到指定浓度。

进一步优选，所述秸秆乙醇发酵系统对秸秆进行厌氧发酵获得乙醇具体包括如下步骤：

(1)原料预处理：将秸秆粉碎至2-3cm长度，并进行酸化处理；

(2)酿酒酵母活化：取葡萄糖溶于去离子水中，加入酿酒高活性干酵母，摇匀，透气封口膜封口，置于37℃的恒温生化培养箱中静置，进行活化；