生物制氢技术-微生物电解池
   
  

Penn State 大学的科学家发现了一种以生物质为原料,通过微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)高效产氢的方法。
通过电解水技术生产可再生的清洁的氢能,需要依赖于太阳能、风能、生物质能、核能发电来实现。新的技术可以直接使用纤维素和其它可降解有机物生产氢能,并且环境友好。虽然纤维素乙醇将来也可以使用农业废弃物或者非粮作物为原料,但是至少还有10 年的路要走,生物制氢今天就可以用这些丰富的生物质资源。

微生物电解池(microbial electrolysis cell, MEC)中使用的是自然界筛选到的微生物和醋酸。醋酸由葡萄糖或者纤维素发酵产生。电解池的阳极是颗粒状的石墨,阴极是带有铂催化剂的石炭,其中还使用了一种普通的阴离子交换膜。微生物消耗醋酸释放出的电子和质子,可以创造高达0.3 伏的电压,当外界电压超过0.2 伏时,液体中就会有氢气产生。这个过程中产生的氢能是消耗的电能的2.88 倍。而标准的制氢方法—电解水的产能效率只有此过程的50-70%。用电能和不同有机物质产氢的效率在63-82%之间。使用乳酸和醋酸的效率为82%,使用经过预处理的纤维素的效率为63%,葡萄糖效率为64%。

微生物电解池的另一个可应用的方面是化肥的生产。目前,化肥是在大的工厂中生产后,运输到各个农场中去。现在可以在规模很大的农场中,用木屑等纤维素生产氢气,然后利用空气中的氮气,通过一个通用的技术生产氨和硝酸,氨和硝酸可以直接使用或者生产硝酸铵、硫酸盐和磷酸盐。这项技术已经申请了专利。生物质制氢技术是包括风能、核能、电能等在内的28 项制氢技术中最为清洁、高效的技术。因此,生物氢能是实现氢经济发展的最为可行的途径。