[发明专利]生物制氢生产方法和反应器

权利要求书

1.一种用于从有机材料通过暗发酵生产氢的方法，该方法包括以下步骤将有机材料和 微生物引入至一个完全混合型生物反应器中，该完全混合型生物反应器用于通过暗发酵将 该有机材料分解成包括H₂气体、CO₂气体、挥发性脂肪酸类、和醇类的产物；

连续地封存在该生物反应器的顶部空间内的CO₂气体用于捕获在该顶部空间内的该CO₂作为碳酸氢盐；并且

在真空下从该顶部空间回收该H₂气体的至少一部分，由此该回收的H₂气体基本上不含 CO₂。

2.如权利要求2所述的方法，其中从该顶部空间连续地回收该H₂气体。

3.如权利要求2所述的方法，其中该连续地封存在该顶部空间内的CO₂的步骤包括不连 续地从该顶部空间去除该碳酸氢盐的至少一部分的另外的步骤。

4.如权利要求1所述的方法，其中该连续地捕获CO₂的步骤包括连续地保持一种金属氢 氧化物在该顶部空间中用于结合在该顶部空间内的该气态CO₂作为金属碳酸氢盐。

5.如权利要求5所述的方法，其中该金属氢氧化物以固体形式使用。

6.如权利要求6所述的方法，其中该金属氢氧化物是一种碱金属氢氧化物。

7.如权利要求7所述的方法，其中该金属氢氧化物是KOH或NaOH。

8.如权利要求8所述的方法，其中该金属氢氧化物是处于100％纯KOH或NaOH粒料的形 式。

9.如权利要求1所述的方法，包括将微生物在该完全混合型生物反应器中的浓度保持 在一个预选值下的另外的步骤。

10.如权利要求10所述的方法，包括控制该完全混合型生物反应器的pH的另外的步骤。

11.如权利要求11所述的方法，其中将该完全混合型生物反应器的pH保持在3至6.8的 范围内。

12.如权利要求12所述的方法，其中将该pH保持在约5.2下。

13.一种用于从有机材料生产氢、甲烷、挥发性脂肪酸类、和醇类的系统，该系统包括：

一个用于暗发酵的完全混合型生物反应器；

一个输入端，该输入端用于将微生物和有待被分解成包括H₂气体、CO₂气体、挥发性脂肪 酸类(VFA)和醇类的产物的该有机材料供应给该生物反应器；

一个在该反应器的顶部空间中的CO₂捕集器，该CO₂捕集器包括一种用于封存来自该顶 部空间的CO₂气体并且捕获在该顶部空间内的CO₂作为碳酸氢盐的固体氢氧化物；

一个气体输出端，该气体输出端用于从该顶部空间去除一种包括H₂气体的气体流出物； 以及

一个液体输出端，该液体输出端用于从该生物反应器去除一种包括这些微生物、这些 挥发性脂肪酸类、和这些醇类的至少一部分的第一液体流出物。

14.如权利要求14所述的系统，其中该完全混合型生物反应器是一种选自下组的反应 器，该组由以下各项组成：单连续搅拌槽反应器、多级连续搅拌槽反应器、上流式厌氧污泥 床反应器、膨胀床颗粒污泥床反应器、下流式厌氧颗粒介质反应器、上流式厌氧颗粒介质反 应器、厌氧折流槽反应器、厌氧迁移床反应器、以及厌氧流化床生物反应器。

15.如权利要求14所述的系统，其中该捕集器包括一种固体金属氢氧化物。

16.如权利要求16所述的系统，其中该捕集器包括一种固体碱金属氢氧化物。

17.如权利要求17所述的系统，其中该捕集器包括KOH、或NaOH。