[发明专利]一种制氢和碳材料的工艺方法

权利要求书

1.一种制氢和碳材料的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)沼气制备：将餐厨固体废物经过微生物厌氧分解得到沼气粗产品；

(2)除杂：将所述沼气粗产品通过有机溶剂进行吸收，除去硫化氢和二氧化碳；再通过干燥剂除水，得到甲烷；

(3)甲烷裂解：将所述甲烷通入回转窑中，所述甲烷在催化剂催化作用下进行裂解反应，得到氢气和碳材料。

2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述将餐厨固体废物经过微生物厌氧分解包括：采用拟杆菌属将餐厨固体废物水解为可溶性有机物，再将可溶性有机物转化为脂肪酸、醇类；再通过互营单胞菌属和产甲烷八叠球菌的混合菌种将所述脂肪酸、醇类转化为沼气；所述互营单胞菌属与产甲烷八叠球菌的重量比为1：(3～4)。

3.根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述微生物厌氧分解的温度为35～40℃，所述微生物厌氧分解的pH值为7.0。

4.根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述拟杆菌属、互营单胞菌属、产甲烷八叠球菌负载于固化载体上对餐厨固体废物进行厌氧分解，所述固化载体的制备方法包括：将生物炭、聚乙烯醇和海藻酸钠按照重量比为4：4：1混合，在温度为30～40℃，真空条件下干燥10～12h，得到固化载体。

5.根据权利要求4所述的工艺方法，其特征在于，所述生物炭为风干的污泥在600～700℃下炭化3～4h制成。

6.根据权利要求1或2所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述有机溶剂为四乙二醇二甲醚、聚乙二醇二甲醚中的一种或两种混合。

7.根据权利要求1或2所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述干燥剂为P₂O₅、CaCl₂、H₂SO₄(浓)、Na₂SO₄、MgSO₄、CaSO₄、CaO、BaO、NaOH、KOH、Na、CaH₂、LiAlH₄中的一种或多种混合。

8.根据权利要求1或2所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(3)中，将所述甲烷通入回转窑中的甲烷流速为8500～9500Nm³/day，所述回转窑中催化剂的添加量为250～350Kg/day。

9.根据权利要求8所述的工艺方法，其特征在于，所述回转窑在甲烷裂解步骤中的参数设置为：采用三段式加热，以8～12℃/min的升温速率对三段温度区间进行升温，三段温控区间按照甲烷流动方向依次为750℃、800℃、850℃。

10.根据权利要求1或2所述的工艺方法，其特征在于，所述催化剂为Fe₂O₃、NiO、FeNi合金中的一种或多种混合；所述催化剂的粒径为20～40nm。