電化學(xué)輔助利用乙酸鹽生物制氫工藝的研究.pdf

1、本文針對單位基質(zhì)轉(zhuǎn)化率低是目前生物發(fā)酵法制取氫氣的一個(gè)瓶頸問題，就這一問題如何利用末端發(fā)酵產(chǎn)物中乙酸等有機(jī)小分子通過微生物作用進(jìn)一步獲得氫氣進(jìn)行了初步研究。本文結(jié)合微生物燃料電池工藝，采用電化學(xué)輔助微生物產(chǎn)氫的新方法實(shí)現(xiàn)了以乙酸鹽為唯一碳源的產(chǎn)氫目標(biāo). 實(shí)驗(yàn)以哈爾濱文昌污水處理廠沉淀池與濃縮池獲得活性污泥作為啟動接種菌源。裝置采用兩極室生物燃料電池反應(yīng)器，兩極室有效容積各為480mL。陽極采用80mm×80mm碳布，陰極用30m

2、m×30mm含金屬Pt碳紙。外電路接入1000Ω電阻，實(shí)驗(yàn)溫度維持在30±2℃。同時(shí)運(yùn)行1＃和2＃兩個(gè)反應(yīng)器，1＃反應(yīng)器啟動時(shí)無外加電壓輔助，穩(wěn)定后載入0.5～0.6V外電壓，2個(gè)月后收集到H2，乙酸鈉轉(zhuǎn)化為H2的總轉(zhuǎn)化效率在3.0％左右，H2生成產(chǎn)率約為0.1molH2/molNaAc。2＃反應(yīng)器采用外加電壓輔助啟動，1個(gè)月后收集到氫氣，電子的氫氣還原效率為Ee=21.0％，H2轉(zhuǎn)化總效率為EH=11.6％，氣體生成產(chǎn)率為0.4mol

3、H2/molNaAc。比較而言，2＃反應(yīng)器無論是啟動速度還是運(yùn)行效率都高于1＃反應(yīng)器。 本文分析了影響電化學(xué)輔助生物產(chǎn)氫工藝運(yùn)行的關(guān)鍵性因素。結(jié)果表明，陽極室pH的及時(shí)調(diào)節(jié)在實(shí)驗(yàn)中至關(guān)重要。研究認(rèn)為，陽極室pH保持在6.8～7.2，陰極室pH在7.0左右，有利于氫氣的穩(wěn)定生產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)分析認(rèn)為質(zhì)子交換膜(Proton Exchange Membrane，PEM)對質(zhì)子傳遞效率不高和陽極室產(chǎn)酸型微生物的存在是體系pH失衡原因.