[发明专利]一种利用蛋白质在微生物电解池中产氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种产氢的方法。

背景技术

氢能是一种无污染、可再生及能量密度高的能源，被公认为是最有吸引力的替代能源。目前的制取方法主要有三种：一、以化石燃料为原料，通过催化裂解、气化等化学手段制备氢气；二、通过电解水产生氢气；三、发酵法生物制备氢气；前两种方法存在能耗大、有二次污染的问题，第三种方法因可用可再生的生物质能源作为原料，具有清洁、低能耗、可循环再生且同时治理污染的优点，已成为制备氢气的重要方法和途径，但此方法主要以碳水化合物、有机酸为原料，现有发酵法不能直接以蛋白质为原料。

发明内容

本发明的目的是为了解决了发酵法不能利用蛋白质产氢的问题，而提供一种利用蛋白质在微生物电解池中产氢的方法。

利用蛋白质在微生物电解池中产氢的方法按以下步骤实现：

一、产电模式下启动反应器：以电解池为电源的闭合回路中设置有电阻，并按1∶1的体积比将生活污水与营养液A均匀混合，得混合液C，然后将混合液C通入电解池中，在闭合回路电阻两端电压低于25mV的条件下更换新混合液C，持续更换混合液C直至电阻两端电压大于500mV；

二、将蛋白质溶于营养液B得混合液D，然后用混合液D替换电解池中的混合液C，在产电模式闭合回路的电阻两端电压低于50mV的条件下再更换新混合液D，持续更换新混合液D至电阻电压持续稳定到最大值；

三、产氢模式下以蛋白质为底物产生氢气：利用直流电源在电解池两端外加0.4～0.8V的电压，将蛋白质溶于营养液B得混合液E，然后用混合液E替换电解池中的混合液D，然后连通电路在温度为25～30℃、混合液E的pH值为6.8～7.1条件下反应20～24h，即完成蛋白质在微生物电解池中产氢；

其中步骤一产电模式中电解池的阴极背水面暴露于空气中；步骤一中营养液A中的每1L营养液由11.55g的Na₂HPO₄·12H₂O、2.77g的NaH₂PO₄·2H₂O、0.31g的NH₄Cl、0.13g的KCl、1g的NaCH₃COOH、2mL的微量元素溶液和余量的蒸馏水组成；步骤二中营养液B中的每1L营养液由11.55g的Na₂HPO₄·12H₂O、2.77g的NaH₂PO₄·2H₂O、0.31g的NH₄Cl、0.13g的KCl、2mL的微量元素溶液和余量的蒸馏水组成；步骤二中蛋白质在营养液B中的浓度为400～500mg/L；步骤三中蛋白质在营养液B中的浓度为400～1000mg/L；其中电解池的阳极为碳纤维，阴极为非浸水性碳布；其中电阻的电阻值为1KΩ；步骤三中产氢模式中电解池的阴极处于厌氧状态。

本发明利用微生物电解池技术直接从蛋白质中制取氢气；本发明产氢速率为0.03～0.31m³H₂/m³·d，转化蛋白质的库仑效率为42％～71％，蛋白质的利用率高达39％～92％，COD去除率高达38％～91％，由于有高的蛋白质利用率和COD去除率，可用于处理富含蛋白质的有机废水及有机固体废物，并同时回收经济价值较高的能源产品氢气，具有治污与产能相结合的特点。

附图说明

图1为具体实施方式一步骤一中产电模式的示意图，图2为具体实施方式一步骤三中产氢模式的示意图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：结合图1与图2说明本实施方式利用蛋白质在微生物电解池中产氢的方法按以下步骤实现：

一、产电模式下启动反应器：以电解池为电源的闭合回路中设置有电阻1，并按1∶1的体积比将生活污水与营养液A均匀混合，得混合液C，然后将混合液C通入电解池中，在闭合回路的电阻1两端电压低于25mV的条件下更换新混合液C，持续更换混合液C直至电阻1两端电压大于500mV；

二、将蛋白质溶于营养液B得混合液D，然后用混合液D替换电解池中的混合液C，在产电模式闭合回路的电阻1两端电压低于50mV的条件下再更换新混合液D，持续更换新混合液D至电阻1电压持续稳定到最大值；