[发明专利]用于产生氢气的生物反应器和发酵方法

权利要求书

1.一种不饱和的生物反应器，其包括CO进料系统、H₂O进料系统、流出物再循环系统和H₂收集系统，其中

所述生物反应器装载有多孔固体载体，所述多孔固体载体的至少10％具有引起与自由水相比0.01巴至1.0巴的水吸力的孔隙体积尺寸，

其中所述孔隙体积的至少10％的所述水吸力通过用固体载体装载所述生物反应器获得，所述固体载体包含以下物质：

(i)粒子，所述粒子的至少20％具有0.1mm至10mm的直径；或

(ii)海绵状材料，其孔隙的至少10％具有0.1mm至10mm的孔隙尺寸；或

(iii)丝状材料，其中对于其丝间空间的至少10％，丝间空间的直径为0.1mm至10mm；或

(iv)(i)至(iii)的任何混合物，

并且其中用催化水煤气变换反应的微生物接种所述固体载体；

所述生物反应器包括固相、液相和气相，其中所述气相的体积是所述生物反应器的体积的20％至80％，并且

其中所述生物反应器不是滴流床反应器。

2.根据权利要求1所述的生物反应器，其中所述固体载体具有至少0.1mmol/g的阳离子交换能力。

3.根据权利要求1或2所述的生物反应器，其中所述固体载体具有至少5m²/g的比表面积。

4.根据权利要求1或2所述的生物反应器，其中所述固体载体粒子选自：包含蛭石的材料混合物、包含改性蛭石的材料混合物、包含蛭石样材料的材料混合物、包含合成蛭石的材料混合物、合成阳离子交换树脂、各种泥炭型，以及其混合物。

5.根据权利要求1或2所述的生物反应器，其中所述海绵状材料选自：合成海绵状材料和天然海绵。

6.根据权利要求1或2所述的生物反应器，其中所述丝状材料是被涂布或未被涂布的钢丝棉。

7.一种通过固态发酵产生氢气的不饱和方法，其包括如下步骤：

a)提供权利要求1至6中任一项所述的生物反应器，

b)向所述反应器中进料CO和H₂O，

c)以厌氧方式将所述CO和H₂O生物转化为氢气和二氧化碳，以及

d)收集来自所述生物反应器的所述氢气和二氧化碳。

8.一种固体载体用于在不饱和固态发酵方法中从一氧化碳和水产生氢气的用途，所述固体载体包含

(i)粒子，所述粒子的至少20％具有0.1mm至10mm的直径；

(ii)海绵状结构材料，其孔隙的至少10％具有0.1mm至10mm的孔隙尺寸；或

(iii)丝状结构材料，其中对于其丝间空间的至少10％，丝间空间的直径是0.1mm至10mm；或

其混合物。

9.根据权利要求8所述的用途，其中所述固体载体具有至少0.1mmol/g的阳离子交换能力。

10.根据权利要求8或9所述的用途，其中所述固体载体具有至少5m²/g的比表面积。

11.根据权利要求8或9所述的用途，其中所述粒子选自：包含蛭石的材料混合物、包含改性蛭石的材料混合物、包含蛭石样材料的材料混合物、包含合成蛭石的材料混合物、合成阳离子交换树脂、各种泥炭型，以及其混合物。

12.根据权利要求8或9所述的用途，其中所述海绵状材料选自：合成海绵状材料和天然海绵。

13.根据权利要求8或9所述的用途，其中所述丝状材料是被涂布或未被涂布的钢丝棉。