利用可再生资源制氢及发电双模系统技术方案

本发明专利技术的实施例提供了一种利用可再生资源制氢及发电双模系统，涉及制氢技术领域。利用可再生资源制氢及发电双模系统包括相互连接的可再生资源制氢装置和燃料电池装置，燃料电池装置用于利用可再生资源制氢装置产生的氢气产生热能和电能、并提供给可再生资源制氢装置，燃料电池装置的剩余电能用于提供给电网；可再生资源制氢装置包括发酵底物预处理装置、接种物预处理装置、暗发酵连续反应器和微生物电解连续反应器，发酵底物预处理装置、接种物预处理装置均与暗发酵连续反应器连接，暗发酵连续反应器与微生物电解连续反应器连接；系统能够对可再生资源充分利用，提高制氢的效率，不需要外界额外提供电能和热能，还能向电网协同转化电能。网协同转化电能。网协同转化电能。

【技术实现步骤摘要】
利用可再生资源制氢及发电双模系统


[0001]本专利技术涉及制氢
，具体而言，涉及一种利用可再生资源制氢及发电双模系统。

技术介绍

[0002]氢气是一种公认的高能、环保的清洁能源，被誉为“21世纪的终极能源”，国际能源署认为未来的能源中，氢气将和石油一样是能够同时用作热、电和交通工具用燃料的能源。氢气的产业链涉及到化工、交通、钢铁、冶金多个领域；在碳中和不断升温的背景下，氢能逐渐成为高能耗行业节能降碳的重要途径。
[0003]目前，国内氢气生产方式仍以化石能源制氢、工业副产提纯制氢为主，可再生资源制氢占比有待不断提升。但现在的可再生资源制氢方法对可再生资源的利用率偏低，需要利用外界电能和热能来为系统运行供给能量，同时尚未实现与电网之间的可再生资源
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氢
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电协同转化。如何妥善处理可再生资源，实现可再生资源制氢的节能化、高效化、协同化成为了亟待解决的一个问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的包括提供一种利用可再生资源制氢及发电双模系统，其能够对可再生资源充分利用，提高制氢的效率，不需要外界额外提供电能和热能，还能向电网协同转化电能。
[0005]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种利用可再生资源制氢及发电双模系统，利用可再生资源制氢及发电双模系统包括相互连接的可再生资源制氢装置和燃料电池装置，燃料电池装置用于利用可再生资源制氢装置产生的氢气产生热能和电能、并提供给可再生资源制氢装置，燃料电池装置的剩余电能用于提供给电网；
[0007]可再生资源制氢装置包括发酵底物预处理装置、接种物预处理装置、暗发酵连续反应器和微生物电解连续反应器，发酵底物预处理装置、接种物预处理装置均与暗发酵连续反应器连接，暗发酵连续反应器与微生物电解连续反应器连接；
[0008]发酵底物预处理装置用于处理可再生资源中的发酵底物，并生成第一预处理产物；
[0009]接种物预处理装置用于处理可再生资源中的接种物，并生成第二预处理产物；
[0010]暗发酵连续反应器用于处理第一预处理产物和第二预处理产物，并生成氢气和第三预处理产物；
[0011]微生物电解连续反应器用于处理第三预处理产物，并生成氢气。
[0012]在可选的实施方式中，燃料电池装置为天然气重整型燃料电池装置，燃料电池装置用于利用可再生资源制氢装置产生的氢气产生热能和电能。
[0013]在可选的实施方式中，燃料电池装置用于与接种物预处理装置、暗发酵连续反应
器和微生物电解连续反应器进行热交换，使接种物预处理装置、暗发酵连续反应器和微生物电解连续反应器处于所需温度范围。
[0014]在可选的实施方式中，发酵底物预处理装置用于对发酵底物中的工农业、生活或市政的废弃物进行物理法或化学法处理，以减小废弃物的尺寸。
[0015]在可选的实施方式中，发酵底物预处理装置用于对发酵底物中的工农业、生活或市政的废弃物进行粉碎、研磨或者利用酸性溶液或碱性溶液进行溶解，以减小废弃物的尺寸。
[0016]在可选的实施方式中，酸性溶液包括4％盐酸或1.5％硫酸，碱性溶液包括4％氢氧化钠溶液。
[0017]在可选的实施方式中，接种物预处理装置用于通过化学方法或曝气处理杀灭或抑制耗氢微生物的生物活性、并使产氢微生物具有完全的生物活性。
[0018]在可选的实施方式中，接种物预处理装置用于通过1％HCl溶液处理时间30分钟，或者1％NaOH溶液处理时间1小时，或者曝气时间30分钟，以杀灭或抑制耗氢微生物的生物活性、并使产氢微生物具有完全的生物活性。
[0019]在可选的实施方式中，暗发酵连续反应器为全混合厌氧反应器，暗发酵连续反应器根据第一预处理产物和第二预处理产物的种类，设置对应的反应条件，以生成氢气和第三预处理产物。
[0020]在可选的实施方式中，暗发酵连续反应器用于将控制pH值的范围为5～7，水力滞留时间为1～3天，添加10
‑3mol/L的氮磷养料元素，并连续排出氢气和生成第三预处理产物，第三预处理产物包括有机酸。
[0021]在可选的实施方式中，微生物电解连续反应器用于通过产电菌生成氢气，产电菌利用有机酸提升利用率。
[0022]本专利技术实施例提供的利用可再生资源制氢及发电双模系统的有益效果包括：
[0023]1)在可再生资源制氢装置中设置有发酵底物预处理装置、接种物预处理装置、暗发酵连续反应器和微生物电解连续反应器，能够对可再生资源充分利用，提高制氢的效率；
[0024]2)燃料电池装置用于利用可再生资源制氢装置产生的氢气产生电能、并提供给可再生资源制氢装置，使系统不需要电网额外输入电能，实现自供电的功能，燃料电池装置所产的热能在可再生资源制氢装置中得到充分利用，实现自供热的功能；
[0025]3)暗发酵连续反应器不受太阳光资源的限制，可24小时连续运行制氢，暗发酵产生的有机酸用于暗发酵连续反应器制氢，通过该耦合制氢的方式可最大限度提高微生物的利用率；
[0026]4)系统整体具备节能、高效、智能等优点。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例提供的利用可再生资源制氢及发电双模系统的组成框图。
[0029]图标：100
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可再生资源制氢及发电双模系统；110
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可再生资源制氢装置；111
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发酵底物预处理装置；112
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接种物预处理装置；113
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暗发酵连续反应器；114
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微生物电解连续反应器；120
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燃料电池装置；130
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管道；140
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第一阀门；150
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第二阀门。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0031]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用可再生资源制氢及发电双模系统，其特征在于，所述利用可再生资源制氢及发电双模系统包括相互连接的可再生资源制氢装置(110)和燃料电池装置(120)，所述燃料电池装置(120)用于利用所述可再生资源制氢装置(110)产生的氢气产生热能和电能、并提供给所述可再生资源制氢装置(110)，所述燃料电池装置(120)的剩余电能用于提供给电网；可再生资源制氢装置(110)包括发酵底物预处理装置(111)、接种物预处理装置(112)、暗发酵连续反应器(113)和微生物电解连续反应器(114)，所述发酵底物预处理装置(111)、所述接种物预处理装置(112)均与所述暗发酵连续反应器(113)连接，所述暗发酵连续反应器(113)与所述微生物电解连续反应器(114)连接；所述发酵底物预处理装置(111)用于处理所述可再生资源中的发酵底物，并生成第一预处理产物；所述接种物预处理装置(112)用于处理所述可再生资源中的接种物，并生成第二预处理产物；所述暗发酵连续反应器(113)用于处理所述第一预处理产物和所述第二预处理产物，并生成氢气和第三预处理产物；所述微生物电解连续反应器(114)用于处理所述第三预处理产物，并生成氢气。2.根据权利要求1所述的利用可再生资源制氢及发电双模系统，其特征在于，所述燃料电池装置(120)用于与所述接种物预处理装置(112)、所述暗发酵连续反应器(113)和所述微生物电解连续反应器(114)进行热交换，使所述接种物预处理装置(112)、所述暗发酵连续反应器(113)和所述微生物电解连续反应器(114)处于所需温度范围。3.根据权利要求1所述的利用可再生资源制氢及发电双模系统，其特征在于，所述发酵底物预处理装置(111)用于对发酵底物中的工农业、生活或市政的废弃物进行物理法或化学法处理，以减小废弃物的尺寸...

【专利技术属性】
技术研发人员：任佳依，李妍，郑嘉琪，汪德成，诸晓骏，姚丽娟，李林峰，徐华池，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：