[发明专利]一种利用生物质制备氢气和碳电极材料的方法有效

专利信息
申请号: 201710702918.4 申请日: 2017-08-16
公开(公告)号: CN107416767B 公开(公告)日: 2019-10-25
发明(设计)人: 陈汉平;陈伟;陈应泉;杨海平;王贤华;邵敬爱;张雄;曾阔;张世红 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: C01B3/06 分类号: C01B3/06;C01B3/32;C01B3/38;C01B32/324;C01B32/336
代理公司: 华中科技大学专利中心 42201 代理人: 王世芳;李智
地址: 430074 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要: 发明公开了一种利用生物质制备氢气和碳电极材料的方法,制备过程如下:将粉碎干燥后的生物质与绿色活化剂进行充分混合,在水蒸气和绿色活化剂的作用下,生物质发生多重气化活化反应,得到孔隙率发达的多孔碳电极材料;生成的气化气经后续的甲烷重整反应及水气转换反应,得到富氢气体产品。本发明在制备氢气过程中,气化温度较低,降低了能源消耗,并后续进一步催化提纯处理,提升氢气浓度和产量,为后期分离提供基础;气化焦炭经绿色活化转为为多孔碳电极材料,提高了生物质的利用率。整个气化活化过程绿色环保、操作简便、能耗少、成本低。本发明方法有利于实现生物质的高值化利用。
搜索关键词: 生物质 气化 氢气 活化 制备 多孔碳电极材料 碳电极材料 活化剂 甲烷重整反应 水气转换反应 水蒸气 高值化利用 充分混合 分离提供 粉碎干燥 富氢气体 绿色环保 能源消耗 氢气过程 制备过程 孔隙率 气化气 提纯 催化 焦炭 能耗
【主权项】:
1.一种利用生物质制备氢气和碳电极材料的方法,其特征在于,其包括如下步骤:S1:将粉碎并干燥后的生物质与绿色活化剂进行充分混合,得到反应原料,S2:待一级固定床反应器达到550℃~650℃的反应温度,将水蒸气与惰性气体通入反应器内,并将反应原料放入反应器内,生物质发生气化活化反应,反应时间为20min~60min,S3:将步骤S2获得的气化气通入二级固定床反应器,在催化剂作用下,进行甲烷二氧化碳重整反应,反应温度为400℃~500℃,反应时间为20min~60min,S4:将步骤S3重整后的气化气通入三级固定床反应器,在催化剂作用下,进行水气转换反应,反应温度为400℃~500℃,反应时间为20min~60min,S5:将步骤S4得到的富氢气化气经冷却后,获得得富氢气体产品,S6:步骤S2获得的固体产物即为多孔碳,反应完成后,经自然冷却至环境温度,S7:将步骤S6中的多孔碳进行酸洗,然后用过量的去离子水过滤冲洗,直到滤液成中性后再干燥,获得多孔碳电极材料,其中,富氢多孔碳电极材料制备和多孔碳电极材料制备不分先后,绿色活化剂包括KHCO3、NaHCO3、CaCl2中的一种或多种,绿色活化剂加入量占生物质总质量的比例为10%~50%。
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