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CN103275864A - 一种光发酵产氢反应器 - Google Patents

一种光发酵产氢反应器 Download PDF

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pipe
hydrogen production
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water bath
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刘冰峰
崔庆芬
吴忆宁
谢国俊
任宏宇
马超
任南琪
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Harbin Institute of Technology Shenzhen
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Harbin Institute of Technology Shenzhen
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Abstract

本发明涉及一种光发酵产氢反应器,本发明为了解决现有技术中制氢反应器的内部死角体积大、光照渗透率低、反应器内部液体混合不均匀、产氢效率低和反应温度难以控制的问题,反应器包括培养基储存罐、搅拌桨机构、水浴锅、反应器壳体、第三输送管、气体排出管、反应液出液管、第一输送管、第二输送管、两个进液泵和光照机构;反应器壳体内设有环形隔离墙,搅拌桨机构设置在反应器内,第二输送管、气体排出管和反应液出液管与反应器反应区连通,第二输送管与培养基储存罐连通,第三输送管和第一输送管与反应器水浴区连通,第三输送管和第一输送管与水浴锅连通,反应器反应区上方和下方设有光照机构,本发明用于光发酵制氢中。

Description

一种光发酵产氢反应器
技术领域
本发明涉及一种光发酵产氢反应器。 
背景技术
当前世界正面临着严重的化石能源危机和环境污染问题。众所周知,能源结构及原料使用效率直接关系到二氧化碳的排放量,由于长久以来人类以化石燃料作为主要能源,释放大量二氧化碳到大气中,导致温室效应,而且化石能源越来越少。因此,迫切需要开发一种可再生的清洁能源来代替传统化石燃料。氢是高效、洁净、可再生的二次能源,受到社会各界的广泛重视。由于氢能的应用日益广泛,氢需求量日益增加,因此开发新的制氢工艺势在必行。生物制氢是可持续的从自然界中获取氢气的重要途径之一,其具有原料成本低廉、制氢过程中不产生环境污染的特点,其中光发酵制氢可利用的原料范围广泛,底物转化效率较高,光发酵产氢的速率比藻类快,且能将产氢与有机物的去除有效的结合在一起,可实现废物资源化,是最具有潜在应用前景的方法之一。 
为光发酵细菌提供生长、产氢环境的光发酵制氢反应器对光发酵产氢的发展具有重要影响,国内外研究人员经过多年研究尝试了各种各样的反应器形式,使得产氢效率得到大提高。但目前使用的光发酵制氢反应器仍存在内部死角体积大、光照渗透率低、反应器内部液体混合不均匀、产氢效率低和反应温度难以控制,且不能满足工业化生产的需要。 
发明内容
本发明为了解决现有技术中制氢反应器的内部死角体积大、光照渗透率低、反应器内部液体混合不均匀、产氢效率低和反应温度难以控制的问题,进而提供一种光发酵产氢反应器。 
本发明为解决上述问题而采用的技术方案是:所述反应器包括培养基储存罐、搅拌桨机构、水浴锅、反应器壳体、第三输送管、气体排出管、反应液出液管、第一输送管、第二输送管、两个进液泵和两个光照机构; 
反应器壳体内设有环形隔离墙,环形隔离墙将反应器壳体分成反应器反应区和的反应器水浴区,搅拌桨机构设置在反应器反应区内,第二输送管的一端、气体排出管的一端和反应液出液管的一端均与反应器反应区连通,第二输送管的另一端与培养基储存罐连通,且第二输送管上设有进液泵,第三输送管的一端和第一输送管的一端均与反应器水浴区连通,第三输送管的另一端和第一输送管的另一端均与水浴锅连通,且第一输送管上设有进液泵,反应器反应区的上方和下方各设有一个光照机构。 
本发明的有益效果是:1、将反应器内设置环形隔离墙使反应器内部死角体积小, 2、反应器的上方和底部进行光照,增加了光的渗透性,3、本发明在反应器中使用搅拌器进行搅拌,使光发酵细菌在反应器中处于较均匀的状态,减少光发酵细菌对反应器壁面的吸附,减小反应器内的死角体积。4、在光发酵产氢反应器中装有光发酵细菌,经本反应器启动运行,光能转化率大大提高,最高产氢率为2.68molH2/mol乙酸,5、本发明采用在反应器反应区3外围设置反应器水浴区4,通过水浴循环来控制反应温度且不影响光照,保证光发酵细菌在反应区反应时所需要的最佳温度条件,能够有效提高光发酵产氢能力,本发明具有结构简单,使用方便的特点。 
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。 
具体实施方式
具体实施方式一:结合图1说明本实施方式一种光发酵产氢反应器,所述反应器包括培养基储存罐1、搅拌桨机构5、水浴锅7、反应器壳体8、第三输送管11、气体排出管12、反应液出液管14、第一输送管15、第二输送管16、两个进液泵2和两个光照机构6; 
反应器壳体8内设有环形隔离墙,环形隔离墙将反应器壳体8分成反应器反应区3和的反应器水浴区4,搅拌桨机构5设置在反应器反应区3内,第二输送管16的一端、气体排出管12的一端和反应液出液管14的一端均与反应器反应区3连通,第二输送管16的另一端与培养基储存罐1连通,且第二输送管16上设有进液泵2,第三输送管11的一端和第一输送管15的一端均与反应器水浴区4连通,第三输送管11的另一端和第一输送管15的另一端均与水浴锅7连通,且第一输送管15上设有进液泵2,反应器反应区3的上方和下方各设有一个光照机构6。 
具体实施方式二:结合图1说明本实施方式一种光发酵产氢反应器,所述反应器还包括气体流量计10,气体流量计10设置在气体排出管12的出口端,其它与具体实施方式一相同。 
具体实施方式三:结合图1说明本实施方式一种光发酵产氢反应器,所述反应器还包括夹紧夹13,夹紧夹13设置在反应液出液管14的出口端,其它与具体实施方式一相同。 
具体实施方式四:结合图1说明本实施方式一种光发酵产氢反应器,所述反应器还包括两个接头9,第三输送管11和反应器水浴区4连接处设有接头9,第一输送管15和反应器水浴区4连接处设有接头9,其它与具体实施方式一相同。 
具体实施方式五:结合图1说明本实施方式一种光发酵产氢反应器,所述反应器壳体 8为由有机玻璃制成的反应器壳体8,其它与具体实施方式一相同。 
工作原理 
培养基储存罐1中的培养基由进液泵2连续泵入反应器反应区3中;反应器反应区3中光发酵细菌在搅拌桨机构5的搅拌作用下混合均匀,在光照机构6提供的光能条件下,充分利用培养基中的有机物,产生氢气,产生的氢气经过气体流量计10排出反应器,反应后的反应液由反应液出液管14溢出反应器。水浴锅7中一定温度的水经进液泵2进入反应器水浴区4,保证反应器反应区3所需要的温度,反应器水浴区4的水流回水浴锅7,持续过水。 

Claims (5)

1.一种光发酵产氢反应器,其特征在于:所述反应器包括培养基储存罐(1)、搅拌桨机构(5)、水浴锅(7)、反应器壳体(8)、第三输送管(11)、气体排出管(12)、反应液出液管(14)、第一输送管(15)、第二输送管(16)、两个进液泵(2)和两个光照机构(6);
反应器壳体(8)内设有环形隔离墙,环形隔离墙将反应器壳体(8)分成反应器反应区(3)和的反应器水浴区(4),搅拌桨机构(5)设置在反应器反应区(3)内,第二输送管(16)的一端、气体排出管(12)的一端和反应液出液管(14)的一端均与反应器反应区(3)连通,第二输送管(16)的另一端与培养基储存罐(1)连通,且第二输送管(16)上设有进液泵(2),第三输送管(11)的一端和第一输送管(15)的一端均与反应器水浴区(4)连通,第三输送管(11)的另一端和第一输送管(15)的另一端均与水浴锅(7)连通,且第一输送管(15)上设有进液泵(2),反应器反应区(3)的上方和下方各设有一个光照机构(6)。
2.根据权利要求1所述一种光发酵产氢反应器,其特征在于:所述反应器还包括气体流量计(10),气体流量计(10)设置在气体排出管(12)的出口端。
3.根据权利要求1所述一种光发酵产氢反应器,其特征在于:所述反应器还包括夹紧夹(13),夹紧夹(13)设置在反应液出液管(14)的出口端。
4.根据权利要求1所述一种光发酵产氢反应器,其特征在于:所述反应器还包括两个接头(9),第三输送管(11)和反应器水浴区(4)连接处设有接头(9),第一输送管(15)和反应器水浴区(4)连接处设有接头(9)。
5.根据权利要求1所述一种光发酵产氢反应器,其特征在于:所述反应器壳体(8)为由有机玻璃制成的反应器壳体(8)。
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