Decomposition
CH3OH CO production Partial Oxidation
CH3OH + 1/2 O2
3 H2 + CO2
Endo
3 H2 + CO Endo
2 H2 +
Exo
CO
乙醇催化转化制氢
Steam Reforming C2H5OH + 3H2O
Partial Oxidation C2H5OH + 1.5 O2
Pt/Al2O3 (3wt%)
1wt% pound
R. D. cortright Nature Vol 418 (2002) 964
碳水化合物溶液中反应路径
小结和展望
氢能将在未来的能源结构中占有非常重要的地位，生物质制氢 是解决人类能源需求的和环境问题的根本途径之一。生物质通 过化学法和生物发酵法转化得到的低碳醇、酸和高碳多元醇的 催化制氢，在一定程度上能够解决生物质能量密度低、运输成 本高、反应产物复杂等缺点。
利用生物质的意义
•作为可持续再生能源改善能源结构 •合理利用垃圾从而改善环境 •吸收二氧化碳从而缓解温室效应
制氢的方法和意义
氢气不仅是化工原料，而且是未来的能源 载体。 清洁、高效
目前制氢方法 ▪化石能源高温水汽反应 ▪电解制氢 ▪甲醇、烃类重整制氢
生物质催化制氢的途径
直接转化制氢
氧气、空气直接气化 （放热） 水蒸气直接气化 （吸热） 氧气和水蒸气混合直接气化 （自供热） 热分解直接气化 （吸热）
6 H2 + 2CO2 Endo
3 H2 + 2CO2
Exo
Compositive Reforming
C2H5OH + 1.8 H2O + 0.6 O2
2CO2 + 4.8 H2
乙醇蒸汽重整
H2O/EtOH=3/1 17%Ni/La2O3,
X. E. Verykios* et al. Chem. Commun., 2001, 851
生物质的利用方式
•直接燃烧生物质来产生热能、蒸汽或电能。
•利用能源作物生产液体燃料。目前具有发展潜力的 能源作物，包括：快速成长作物树木、糖与淀粉作 物（供制造乙醇）等等
•生物质（热解）气化后用于电力生产，如集成式生 物质气化器和喷气式蒸汽燃气轮机（BIG/STIG）联 合发电装置。
• 对农业废弃物、粪便、污水或城市固体废物等进行 厌氧消化，以生产沼气和避免用错误的方法处置这 些物质，以免引起环境危害。
克服反应体系复杂等问题，开发多功能的复合催化剂体系，实 现低能耗、高转化率、高产氢率。
谢 谢大家！
Seminar II
生物质催化制氢的研究
2002级研究生 张保才 导师：申文杰 研究员
2004. 11.04
主要内容
▪生物质和制氢的介绍 ▪生物质制氢的研究进展 ▪小结和展望
生物质的介绍
生物质：由光合作用产生的所有生物有机体的总称
生物质的来源： 生物燃料；林业、农业废弃物；城市的有机废物、垃圾
生物质的特点： 可再生，储量丰富。仅每年再生的纤维素和木质素折合成能 量相当于石油年产量的15～20倍。 比矿物原料更清洁。生物质来源于CO2，燃烧后不增加大气 中CO2的含量
Adrian Cho Vol 303 science 2004
碳水化合物与水的液态重整
葡萄糖水溶液重整
C6O6H12 + 6 H2O
12H2 + 6CO2
山梨醇水溶液重整
C6O6H14 + 6 H2O
13H2 + 6CO2
丙三醇水溶液重整
C3H8O3 + 3H2O
7H2 + 3CO2
碳水化合物溶液中重整反应结果
乙醇水蒸气氧气混合重整
H2O/EtOH = 3/1 O2/EtOH = 0.4/1 Catalyst: CuNiZnAl
*** et al. Catal.Lett. 82 (2002) 145
便携式小型反应装置－乙醇重整
Hale Waihona Puke 便携高分辨透射自电加镜热在(70催0oC化) 剂 表征方反面应的快应速 用
Rh/CeO2/Al2O3 乙醇转化率 > 95％
产物：气态、固态（木炭）、液态（焦油）
缺点：能量密度低，运输困难，产物复杂
间接催化制氢
生物质
物理法、化学法、生物法
低碳醇、酸，高碳醇
光合作用
水汽重整 部分氧化
CO2、H2O
氧化
COX、H2
甲醇催化转化制氢
Steam Reforming
CH3OH + H2O Endothermic Relatively slow