The invention provides a method for enhancing bioelectrochemical hydrogen production and a bioelectrochemical hydrogen production system. The hydrogen production method comprises the following steps: cultivating anode-producing bacteria in the mode of microbial fuel cell and hydrogen production in the mode of microbial electrolytic cell. The method for realizing hydrogen production in the hydrogen production system includes: adding methanation inhibitors in the chamber of the electrolytic chamber and electrifying microorganisms through an external power supply. External voltage is applied at both ends of the cell. After domestication, the anode biofilm starts the microbial electrolysis cell. The anode releases electrons and H during the degradation of organic matter.
【技术实现步骤摘要】
增强生物电化学的产氢方法及生物电化学产氢系统
本专利技术属于有机废物/废水
,具体涉及一种增强生物电化学的产氢方法及生物电化学产氢系统。
技术介绍
生物电化学产氢系统可将有机废物/废水中的化学能转化为氢气,实现它们的资源化利用,在有机废物/废水的处理领域具有广阔发展前景。生物电化学产氢系统分双室和单室两大类。双室生物电化学产氢系统的阳极和阴极被离子交换膜分隔成两室,产甲烷菌较难接触到氢气,在底物利用方面也竞争不过产电菌,因此甲烷化程度低;但阳极和阴极分处两室,导致该系统内阻大、库伦效率低、产氢性能差。单室生物电化学产氢系统的阳极和阴极同处一室,系统内阻低,库伦效率高,产氢性能好,已成为发展主流;但氢气易扩散至电解液中,产甲烷菌通过甲基辅酶M消耗氢气和二氧化碳产甲烷(如式(1)所示),导致产甲烷菌大量增殖,甲烷化现象严重,产氢性能逐渐下降。4H2+CO2→CH4↑+2H2O(1)目前,生物电化学产氢系统的甲烷化抑制方法主要有以下几种:1、物理方法:1)引入空气抑制产甲烷菌活性,但是这样也会降低产电菌的活性;2)提高外加电压到0.7V以上,这个方法只有在初期有效,反应器运行半个月以后,仍然以产甲烷为主;3)降低温度到4℃,甲烷菌被完全抑制,但这样也会降低反应速率,增加能耗;4)紫外光照射,这个方法仅对未发生甲烷化的系统有效,一旦系统内建立起稳固的产甲烷体系,紫外照射将不再起作用;5)改变反应器构型,在阴极和阳极之间加装一个聚四氟乙烯膜进行分隔,阴极紧贴在膜的另一侧,并在反应器末端设置负压泵,虽有效避免了氢气向电解液侧扩散,但阳极和阴极电极之间膜的存在增大 ...
【技术保护点】
1.一种增强生物电化学的产氢方法,其特征在于:其包括如下步骤:(1)在微生物燃料电池模式下培养阳极产电菌将培养基与接种物按体积比1:1混合,去除其中的溶解氧,然后投加到微生物燃料电池内;在闭合电路系统中接入电阻,以静态批次方式运行,当电阻两端的电压超过0.1V后,无需再用接种物,将所述培养基直接投加到微生物燃料电池内,重复至少三个周期,直至微生物燃料电池稳定输出最大电压,此时认为阳极产电菌已富集完成;(2)在微生物电解池模式下制氢将微生物燃料电池的阴极更换成微生物电解池的阴极,在0.3‑1.8V的外加电压下转入微生物电解池模式,在该电解池的电解液内投加甲烷化抑制剂并搅拌所述电解液,以静态批次方式运行;当微生物电解池内电流低于0.1mA时,更换新鲜电解液,记为一个运行周期,重复多个周期,直到微生物电解池开始产氢。
【技术特征摘要】
1.一种增强生物电化学的产氢方法,其特征在于:其包括如下步骤:(1)在微生物燃料电池模式下培养阳极产电菌将培养基与接种物按体积比1:1混合,去除其中的溶解氧,然后投加到微生物燃料电池内;在闭合电路系统中接入电阻,以静态批次方式运行,当电阻两端的电压超过0.1V后,无需再用接种物,将所述培养基直接投加到微生物燃料电池内,重复至少三个周期,直至微生物燃料电池稳定输出最大电压,此时认为阳极产电菌已富集完成;(2)在微生物电解池模式下制氢将微生物燃料电池的阴极更换成微生物电解池的阴极,在0.3-1.8V的外加电压下转入微生物电解池模式,在该电解池的电解液内投加甲烷化抑制剂并搅拌所述电解液,以静态批次方式运行;当微生物电解池内电流低于0.1mA时,更换新鲜电解液,记为一个运行周期,重复多个周期,直到微生物电解池开始产氢。2.根据权利要求1所述的增强生物电化学的产氢方法,其特征在于:所述甲烷化抑制剂为3-硝基酯-1-丙醇,其浓度为5.0×10-6-5.0×10-3mol/L。3.根据权利要求1所述的增强生物电化学的产氢方法,其特征在于:所述电解液选自含低分子有机酸的混合液;优选地,所述含低分子有机酸的混合液选自有机废物厌氧水解酸化液、有机废水厌氧发酵液和碳链数在十二以内的低分子有机酸混合液中的一种以上。4.根据权利要求1所述的增强生物电化学的产氢方法,其特征在于:所述培养基由乙酸钠、磷酸盐缓冲液、维生素及微量元素组成。5.根据权利要求1所述的增强生物电化学的产氢方法,其特征在于:所述接种物选自剩余污泥和厌氧污泥中的一种以上;优选地,所述搅拌的方式选自涡轮搅拌、叶轮搅拌、桨式搅拌、锚式搅拌、推进式搅拌和磁力搅拌中的一种以上。6.一种实现权利要求1所述的增强生物电化学的产氢方法的生物电化学产氢系统,其特征在于:其包括:电解腔室...
【专利技术属性】
技术研发人员:张志强,王作斌,张姣,夏四清,
申请(专利权)人:同济大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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