生物質(zhì)能源作為一種來(lái)源廣泛、廉價(jià)易得的可再生能源,其開(kāi)發(fā)利用不僅有助于緩解化石燃料日益枯竭給全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的危機(jī),還可避免對(duì)環(huán)境造成污染�，F(xiàn)有的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用方法如生物質(zhì)的熱解、氣化和微生物降解存在反應(yīng)溫度過(guò)高、使用的催化劑昂貴和生命周期短暫等缺點(diǎn),采用電化學(xué)法將生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化為氫能和電能等,具有高效、低能耗和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。氧化還原電對(duì)是指構(gòu)成共軛體系的一對(duì)氧化型和還原型物質(zhì),氧化還原電對(duì)中的氧化型物質(zhì)(Fe³⁺、磷鉬酸(PMo₁₂))用于生物質(zhì)的氧化降解,其自生轉(zhuǎn)換為還原型,得到的還原型物質(zhì)在石墨電極上發(fā)生電化學(xué)氧化反應(yīng)的過(guò)電位較低。因此,引入氧化還原電對(duì)可以有效地降低電解池的能耗,提供燃料電池的性能。據(jù)此本文探究了將氧化還原電對(duì)作為催化媒介用于生物質(zhì)的電化學(xué)轉(zhuǎn)化利用過(guò)程,以實(shí)現(xiàn)在溫和條件下的生物質(zhì)能量的多方面轉(zhuǎn)化。本文分別研究了以Fe³⁺/Fe²⁺氧化還原電對(duì)為催化媒介的生物質(zhì)電解產(chǎn)氫;以PMo₁₂/H-PMo₁₂氧化還原電對(duì)為催化媒介,在實(shí)現(xiàn)CO

【文章來(lái)源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：117 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

帶副產(chǎn)物處理的熱解生物質(zhì)制氫過(guò)程[4]

1緒論5解的主要目的是制備生物油和木炭。生物質(zhì)氣化的氣相產(chǎn)物可通過(guò)蒸汽重整轉(zhuǎn)化為氫氣。如圖1.2為采用流化床的生物質(zhì)氣化產(chǎn)氫。生物質(zhì)氣化的主要難點(diǎn)是對(duì)過(guò)程中產(chǎn)生的焦油的處理。不理想的情況是，由焦油形成結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的焦油氣溶膠和聚合物，不利于蒸汽重整制氫。目前可通過(guò)優(yōu)化氣化爐的設(shè)計(jì)、合理操作和添加劑/催化劑的加入來(lái)減少焦油的形成。據(jù)報(bào)道，在1273K以上的溫度下氣化時(shí)，焦油會(huì)發(fā)生熱裂。在氣化爐內(nèi)使用一些添加劑(如：白云石、橄欖石和焦炭)也有助于減少焦油的生成[15]。當(dāng)使用白云石作為添加劑時(shí)，可完全消除焦油的生成[16]。圖1.2與流化床聯(lián)通的生物質(zhì)氣化過(guò)程[17]Fig.1.2Biomassgasificationasinterconnectedtofluidizedbeds[17]③直接生物光解制氫直接生物光解制氫是利用微藻進(jìn)行光合作用，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫氣形式的化學(xué)能的生物過(guò)程。在綠色植物中，由于缺乏氫化酶，只有二氧化碳還原的發(fā)生。相反，小藻類，如綠藻和藍(lán)藻（藍(lán)綠藻），含有氫化酶，因此，可以產(chǎn)生氫氣。在此過(guò)程中，PSII（水分解產(chǎn)氧的光系統(tǒng)）吸收光能時(shí)產(chǎn)生電子，利用PSI（為CO2還原提供還原物質(zhì)的光系統(tǒng)）吸收的太陽(yáng)能將電子轉(zhuǎn)移到鐵氧還蛋白（Fd）。氫化酶接受Fd攜帶的電子，被還原產(chǎn)生氫氣。如圖1.3為直接生物光解制氫簡(jiǎn)圖。

重慶大學(xué)博士學(xué)位論文6圖1.3直接生物光解制氫簡(jiǎn)圖[4]Fig.1.3Schematicsofdirectbiophotolysis[4]④間接生物光解制氫間接生物光解制氫包括光合作用得到生物質(zhì)、有氧暗發(fā)酵和氫化酶接受電子產(chǎn)氫過(guò)程。圖1.4為間接間接生物光解制氫過(guò)程。圖1.4間接間接生物光解制氫過(guò)程[18]Fig.1.4Indirectbiophotolysisforhydrogenproduction[18]⑤光發(fā)酵制氫光合細(xì)菌的固氮酶利用太陽(yáng)能和生物質(zhì)（或有機(jī)酸）制備氫氣的過(guò)程為光發(fā)酵制氫過(guò)程。光合細(xì)菌接受光子，產(chǎn)生光激發(fā)電子并得到能量，固氮酶利用得到的能量，接受Fd所帶的電子，還原氫離子產(chǎn)氫。圖1.5為光發(fā)酵過(guò)程簡(jiǎn)圖。


本文編號(hào)：3444129