生物质循环硫化氢水热还原水产氢的基础研究

氢能是能同时解决能源与环境问题的21世纪最有前途的优质、清洁的二次新能源之一。向地球上取之不尽的水要氢能是解决能源、环境问题的有效途径。该研究利用硫化氢的强还原性与高温水的特性，创新性的提出首先由硫化氢水热产氢，然后利用生物质作为还原剂还原硫的氧化物回硫化氢，实现硫元素的氧化/还原内循环达到生物质水热还原水产氢，同时生物质又资源化的全新思路。我们的前期工作已从实验现象上证实了该循环的可行性。本研究拟深入详细研究前半循环硫化氢水热产氢和后半循环生物质还原硫氧化物回硫化氢反应机理，以及整个循环反应的最优化控制条件，为该技术的工业化应用提供理论基础。目标生物质拟采用纤维素类生物质秸秆和生物柴油副产物的甘油。.该项目是申请人多年生物质水热资源化研究积累的结晶，具有深远意义的学术意义和潜在的应用前景。该研究可望实现高效由水产氢的重大突破，为解决人类面临的能源、环境问题开辟新途径。

目前，人类世界面临着环境恶化与能源枯竭两大挑战。为了解决这一双重困境，急切需要寻找可持续的绿色替代能源或资源来减少人类对化石资源的依赖。氢能，由于环保、单位质量热值高等优点，被广泛认为是目前最有潜力的替代能源之一。本项目以生物质的还原性为出发点，结合HS-水热还原水产氢反应，提出生物质循环HS-/SxOy2-水热还原水产氢的新方法。.首先研究了硫化镍(Ni3S2)催化作用下的硫化氢水热还原水产氢，发现Ni3S2具有良好的催化活性。其次，研究了硫化氢作用下的铁-水产氢体系，提出了一个新型的基于HS-促进下的“Fe-H2O”产氢方法。进一步在惰性材质反应器中讨论了最常用合金反应器的主要组成金属以及金属硫化物（Ni3S2）与含硫物种（包括HS-、S和S2O32-）在水热条件下的相互作用机制。结果表明，在HS-/S/S2O32-与金属/金属硫化物的水热反应中，总共有三种类型的反应。最后，以纤维素和葡萄糖为碳水化合物的模型化合物，以CuO和NiO作为氧化剂，考察了碱性水热条件下的生物质的还原性。结果表明，碳水化合物类生物质的还原性体现在其具有的还原性的醛基和羟基。CuO能明显促进葡萄糖氧化产乳酸和乙酸，而CuO和NiO同时被还原为Cu和Ni。