一种基于垃圾制氢的高效催化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于垃圾制氢的高效催化系统，属于垃圾处理领域，一种基于垃圾制氢的高效催化系统，包括大数据控制平台，可以通过有机垃圾分类单元、有机垃圾预处理单元、暗反应制氢单元、反应液处理单元、光反应制氢单元、气体分离单元和催化菌培养单元形成光发酵和暗发酵耦合制氢的催化系统，催化菌培养单元内的荧光标记模块和菌簇生长分析模块能够有效获取暗反应制氢单元和光反应制氢单元内的催化菌的生长、分布和反应状况，能够有效对暗反应制氢单元和光反应制氢单元的制氢过程进行控制分析，有效提高制氢效率，提高对制氢过程的控制精度，有效提高后续制氢技术的持续性改进，提高垃圾制氢的经济效益和研发价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于垃圾制氢的高效催化系统
本专利技术涉及垃圾处理领域，更具体地说，涉及一种基于垃圾制氢的高效催化系统。
技术介绍
氢气作为一种新型的清洁能源和工业原料，近年来市场需求量不断增加。水电解制氢，碳水化合物蒸汽重整制氢和自动热化学制氢是众所周知的氢气生产方法，但是由于这些方法对于高消耗的生产条件要求使得它们显得并不廉价。从成本角度来看，生物制氢的方法已经很大程度上超越了这些化学方法。生物制氢，生物质通过气化和微生物催化脱氢方法制氢。在生理代谢过程中产生分子氢过程的统称。大部分的生物产氢过程都是运用藻类细菌的水光解作用，有机垃圾的暗发酵和光合发酵，通过细菌在糖类的作用下进行的。有序的暗-光反应发酵过程似乎是一种生物制氢的新尝试。暗光反应发酵制氢最大的一个问题就是原材料的消耗。高糖类、低氮固体垃圾，例如含有纤维素、淀粉的农业以及食品工业垃圾和一些食品工业废水，乳清干酪，橄榄壳，贝克酵母的工业废水，它们在处理垃圾的同时进行氢气生产。由于全世界对能源的需求量不断的增加，化石燃料的储存量不断降低，而且化石燃料燃烧产出的二氧化碳对环境还有很多负面影响。基于以上这些原因，很多专家都在致力于研究用来替代化石燃料的可持续能源。氢气被看作是已被发现的可替代能源和未来的能源携带者。氢气作为-种没有二氧化碳排放的清洁能源，同时可以用于燃料电池发电。与其他能源相比，氢能源能够产出高达每克122KJ的能量，它是碳氢化合物电池的2.75倍。现有的生物质制氢的方法有光解水制氢、暗发酵制氢、光发酵制氢、光发酵和暗发酵耦合制氢以及发酵法制氢，其中采用光发酵和暗发酵耦合制氢的方法是制氢效率最快和制氢量较多的一种，是目前生物制氢中较为理想的制氢方法。但是现有的生物质制氢过程中，仅对其的菌簇生长环境进行控制，并没有对制氢的过程和反应器进行细致的机理控制，有效降低了制氢的效率，降低制氢过程的控制精准，影响后续制氢技术的持续性改进。
技术实现思路
1.要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于垃圾制氢的高效催化系统，可以通过有机垃圾分类单元、有机垃圾预处理单元、暗反应制氢单元、反应液处理单元、光反应制氢单元、气体分离单元和催化菌培养单元形成光发酵和暗发酵耦合制氢的催化系统，催化菌培养单元内的荧光标记模块和菌簇生长分析模块能够有效获取暗反应制氢单元和光反应制氢单元内的催化菌的生长、分布和反应状况，能够有效对暗反应制氢单元和光反应制氢单元的制氢过程进行控制分析，有效提高制氢效率，提高对制氢过程的控制精度，有效提高后续制氢技术的持续性改进，提高垃圾制氢的经济效益和研发价值。2.技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种基于垃圾制氢的高效催化系统，包括大数据控制平台，所述大数据控制平台连接有有机垃圾分类单元，所述有机垃圾分类单元的输出端连接有有机垃圾预处理单元，所述有机垃圾预处理单元的输出端连接有暗反应制氢单元，所述暗反应制氢单元的输出端分别连接有反应液处理单元和气体分离单元，所述反应液处理单元的输出端连接有光反应制氢单元，所述光反应制氢单元的输出端与气体分离单元相连接，所述暗反应制氢单元和光反应制氢单元的输入端还连接有催化菌培养单元；所述催化菌培养单元包括有暗反应菌簇培养模块、光反应菌簇培养模块、荧光标记模块和菌簇生长分析模块，所述暗反应菌簇培养模块的输出端与暗反应制氢单元连接，所述光反应菌簇培养模块的输出端与光反应制氢单元连接，所述菌簇生长分析模块的输入端分别与暗反应制氢单元和光反应制氢单元连接。通过有机垃圾分类单元、有机垃圾预处理单元、暗反应制氢单元、反应液处理单元、光反应制氢单元、气体分离单元和催化菌培养单元形成光发酵和暗发酵耦合制氢的催化系统，催化菌培养单元内的荧光标记模块和菌簇生长分析模块能够有效获取暗反应制氢单元和光反应制氢单元内的催化菌的生长、分布和反应状况，能够有效对暗反应制氢单元和光反应制氢单元的制氢过程进行控制分析，有效提高制氢效率，提高对制氢过程的控制精度，有效提高后续制氢技术的持续性改进，提高垃圾制氢的经济效益和研发价值。进一步的，所述荧光标记模块分别对暗反应菌簇培养模块和光反应菌簇培养模块进行作用，所述荧光标记模块的输出端与菌簇生长分析模块，所述菌簇生长分析模块的输出端与大数据控制平台连接。荧光标记模块分别对用于暗反应和光反应的菌簇进行不同荧光色的标记，便于对暗反应制氢单元和光反应制氢单元内的菌簇进行观察和分析，通过菌簇生长分析模块对其的状况进行分析，有效调节暗反应制氢单元和光反应制氢单元内的菌簇种类和含量，促进光发酵和暗发酵耦合制氢的量，提高光发酵和暗发酵耦合的相互作用，使光发酵和暗发酵呈相互辅助型改进。进一步的，所述气体分离单元通过导线连接有二氧化碳固定设备，所述二氧化碳固定设备包括有设备机体，所述设备机体内设置有一对藻类固定器，且两个藻类固定器将设备机体内分割成回形线路，所述藻类固定器包括有藻类固定外壳，所述藻类固定外壳外端固定连接有多个藻类生长管，所述藻类固定外壳内固定连接有增湿增长内壳，所述增湿增长内壳内部固定安装有与藻类生长管相匹配的光照灯管。通过藻类固定器内的藻类生长管，藻类生长管产生光合作用对二氧化碳进行吸收固定，使氢气和二氧化碳进行有效分离，并且通过回形线路增大混合气体与藻类生长管的接触面积，提高固定二氧化碳的效率，提高分离出氢气的纯度。进一步的，所述增湿增长内壳内壁开设有增湿腔，所述增湿增长内壳外端固定连接有与增湿腔相接通的增湿管，所述藻类生长管内端延伸至增湿腔内，并与增湿管相匹配。增湿管向增湿增长内壳的增湿腔内通入水份，使增湿腔内具有湿度，使藻类生长管内的藻类能够有效存活，提高藻类固定器的使用寿命，促进藻类伸长，有效持续性对二氧化碳进行处理。进一步的，所述藻类固定外壳外端固定连接有安装套，所述设备机体上下两端均开设有与安装套相匹配的安装孔，所述安装套外端固定连接有安装板，所述安装板与设备机体通过螺栓连接。通过安装套和安装板相互配合，使的藻类固定器能够快速在设备机体内进行拆装，便于更换和维护藻类固定器，缩短维修和更换的时间，有效保证制氢过程的持续性。进一步的，所述设备机体左端固定连接有与其相接通的进气管，所述设备机体右端固定连接有与其相接通的出气管，所述进气管和出气管分别与设备机体的回形线路相匹配。进一步的，所述有机垃圾预处理单元包括有液体垃圾处理模块和固体垃圾处理模块，所述液体垃圾处理模块和固体垃圾处理模块的输入端连接有碱液处理模块和酶催化处理模块，所述固体垃圾处理模块的输入端连接有除木质素控制模块。将有机垃圾的固体部分和液体部分进行分类预处理，有效提高处理效率，减少成本投入，提高后期制氢的产出量。进一步的，所述暗反应制氢单元包括有暗反应器控制模块，所述暗反应控制模块的输入端分别连接有暗反应PH控制模块和暗反应浓度控制模块，所述暗反应控制模块连接有暗反应过程监测模块，所述暗反应过程监测模块的输出端分别与催化菌培养单元和大数据控制平台连接。通过暗反应制氢单元内的菌簇对有机垃圾进行催本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于垃圾制氢的高效催化系统，包括大数据控制平台，其特征在于：所述大数据控制平台连接有有机垃圾分类单元(1)，所述有机垃圾分类单元(1)的输出端连接有有机垃圾预处理单元(2)，所述有机垃圾预处理单元(2)的输出端连接有暗反应制氢单元(3)，所述暗反应制氢单元(3)的输出端分别连接有反应液处理单元(4)和气体分离单元(6)，所述反应液处理单元(4)的输出端连接有光反应制氢单元(5)，所述光反应制氢单元(5)的输出端与气体分离单元(6)相连接，所述暗反应制氢单元(3)和光反应制氢单元(5)的输入端还连接有催化菌培养单元(7)；/n所述催化菌培养单元(7)包括有暗反应菌簇培养模块、光反应菌簇培养模块、荧光标记模块和菌簇生长分析模块，所述暗反应菌簇培养模块的输出端与暗反应制氢单元(3)连接，所述光反应菌簇培养模块的输出端与光反应制氢单元(5)连接，所述菌簇生长分析模块的输入端分别与暗反应制氢单元(3)和光反应制氢单元(5)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于垃圾制氢的高效催化系统，包括大数据控制平台，其特征在于：所述大数据控制平台连接有有机垃圾分类单元(1)，所述有机垃圾分类单元(1)的输出端连接有有机垃圾预处理单元(2)，所述有机垃圾预处理单元(2)的输出端连接有暗反应制氢单元(3)，所述暗反应制氢单元(3)的输出端分别连接有反应液处理单元(4)和气体分离单元(6)，所述反应液处理单元(4)的输出端连接有光反应制氢单元(5)，所述光反应制氢单元(5)的输出端与气体分离单元(6)相连接，所述暗反应制氢单元(3)和光反应制氢单元(5)的输入端还连接有催化菌培养单元(7)；
所述催化菌培养单元(7)包括有暗反应菌簇培养模块、光反应菌簇培养模块、荧光标记模块和菌簇生长分析模块，所述暗反应菌簇培养模块的输出端与暗反应制氢单元(3)连接，所述光反应菌簇培养模块的输出端与光反应制氢单元(5)连接，所述菌簇生长分析模块的输入端分别与暗反应制氢单元(3)和光反应制氢单元(5)连接。


2.根据权利要求1所述的一种基于垃圾制氢的高效催化系统，其特征在于：所述荧光标记模块分别对暗反应菌簇培养模块和光反应菌簇培养模块进行作用，所述荧光标记模块的输出端与菌簇生长分析模块，所述菌簇生长分析模块的输出端与大数据控制平台连接。


3.根据权利要求1所述的一种基于垃圾制氢的高效催化系统，其特征在于：所述气体分离单元(6)通过导线连接有二氧化碳固定设备，所述二氧化碳固定设备包括有设备机体(8)，所述设备机体(8)内设置有一对藻类固定器(9)，且两个藻类固定器(9)将设备机体(8)内分割成回形线路，所述藻类固定器(9)包括有藻类固定外壳(901)，所述藻类固定外壳(901)外端固定连接有多个藻类生长管(903)，所述藻类固定外壳(901)内固定连接有增湿增长内壳(902)，所述增湿增长内壳(902)内部固定安装有与藻类生长管(903)相匹配的光照灯管(10)。


4.根据权利要求3所述的一种基于垃圾制氢的高效催化系统，其特征在于：所述增湿增长内壳(902)内壁开设有增湿腔，所述增湿增长内壳(902)外端固定连接有与增湿腔相接通的增湿管(11)，所述藻类生长管(903)内端延伸至增...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟平，李俊杰，吴婷婷，陈晓阳，屈文欢，李娜，
申请(专利权)人：河北北方学院，
类型：发明
国别省市：河北;13