污泥高温气化制氢

生物质热化学气化是指将预处理过的生物质在空气、纯氧、水蒸气或这三者的混合物作为气化介质的物质中加热至700℃以上，把生物质分解为合成气。污泥高温气化制氢过程是指在高温的条件下，通过热化学方式将污泥转化为高品位的气体燃气或合成气，然后再分离出氢气的过程。污泥气化时需要加入活性气化剂和水蒸气，活性气化剂一般为常规空气、富氧空气或氧气。具体包括3个过程，即生物质气化过程、合成气催化变换过程和氢气分离净化过程。污泥气化产生的混合气的成分组成因气化温度、压力、气化停留时间以及催化剂的不同而不同，其中主要产物为H2、CO2、CO、CH4。

在气化过程中会产生一部分的一氧化碳，因此在生物质气化中，需在气化介质中加入水蒸气，以便提高氢气产出量。只有在相当高的温度下，碳的气化反应才可能发生，包括与C、H、O有关的蒸汽重整反应（吸热反应）、甲烷生成反应（放热反应）、氢生成反应及水煤气转化反应。反应方程式如下所示。因此，通过催化剂的设计来降低碳的气化反应温度，促进碳的气化反应的进行是研究催化气化制氢的一个重要内容。

C H2O→CO H2（ΔH=131.3kJ/mol）

CO H2O→CO2 H2（ΔH=-41.2kJ/mol）

英国Newcastle大学的Midillia采用主要有下降流气化器、填充床式洗涤器、过滤器、增压风机和试验锅炉。污泥高温气化产生气体的主要成分是H2、CO2、CO、CH4等。混合气体的发热量为4MJ/m3，气体中氢气的体积分数为 10%～11%。在高温、高压条件下发生反应，向反应体系中添加 Ca（OH）2可吸收并回收副产物 CO2，从而促进氢生成反应的发生。污泥超临界水气化是高温气化条件的一种，是在水的温度和压力分别高于其临界温度（374.3℃）和临界压力（22.05MPa）时，以超临界水作为反应介质与溶解于其中的有机物发生剧烈的化学反应。

从技术方面讲，污泥高温气化制氢属于国内外目前关于提取污泥能量研究的新兴资源化方法，目前还不太成熟，主要是反应条件要求高、处理成本高、总的氢气产率较低，污泥气化气中含有相当多的焦油，对尾气处理造成困难，如果用于工业还需要进一步的完善。