近日，能动学院硕士生杨铁兵在《化学工程》（Chemical Engineering Journal）发表题为“生物质超临界CO2气化、空气气化和蒸汽气化原位吸储氢强化制氢新设计”（Novel design of in-situ hydrogen sorption/storage integrated enhanced hydrogen production in supercritical CO2 gasification, air gasification, and steam gasification from biomass）的研究成果。杨铁兵为第一作者，豆斌林教授为通讯作者，上海理工大学为第一单位。
氢能发展涉及氢生产、储运、应用等多个产业链。目前最主要的制氢途径是化石能源制氢，不仅能耗水耗高、排放大量二氧化碳，而且消耗不可再生资源，过程不可持续。对此，有科研团队利用生物质热转化制氢，这一方式使得废弃生物质得到资源化利用，其规模可大可小，被认为是具实用化，有较大发展潜力的高效、低成本制氢技术。
然而，常规生物质热转化制氢流程普遍存在产氢率不高、能耗高、氢气分离困难、流程复杂等问题，极大的限制了其大规模推广应用。为解决生物质制氢和储氢难题，杨铁兵所在团队首次提出在生物质热转化制氢的同时原位吸收储存氢，依据化学平衡移动的勒夏特列原理，干涉、打破了水汽变换热力学平衡限制，体系平衡持续移动和氢原位吸附大大强化了水汽变换反应，降低了一氧化碳浓度，抑制了甲烷化副反应，提高了原料转化率和制氢选择性；研究较好的避开了储氢材料无法实现大容量储氢的限制，将储氢材料作为载氢体，实现了氢的连续储存转移，通过加热再生，一步获得纯氢，极大的节省了传统生物质制氢流程，同时兼顾解决了氢压缩、储存等问题；固体材料吸收氢气的放热连同水汽变换放热，能被生物质热转化制氢的吸热反应利用，体系能量传输与利用更高效、节能。
论文针对三种典型的生物质气化方式，利用热力学分析，比较了生物质不同气化方式原位储氢制氢的区别，分析了过程反应条件和操作参数选择，确定了原位储氢打破水汽变换制氢热力学平衡限制对强化制氢的影响程度，通过工艺系统内部能量综合利用，探讨了如何进一步提高生物质热转化制氢、原位储氢的能量效率和降低制储氢成本。
该研究得到了国家自然科学基金和上海市优秀学术带头人项目支持。
生物质热转化制氢储氢系统设计
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724015158
供稿：能动学院
