申请日2009.01.21
公开(公告)日2009.11.25
IPC分类号H02N11/00; C02F9/14
摘要
一种畜产品加工废水发电装置。由固液分离塔、产氢塔、膜分离器、燃料电池、波纹管形填料、球形填料通过管道、电路、机械分别连成一体构成生物质能发电装置。该装置采用可再生有机物废水为原料，连续投料，同时生产高能量能源电能、热能、氢燃料。只产生水、CO2不产生废物，不污染环境。
权利要求书
1.一种畜产品加工废水发电装置，由固液分离塔(1)、产氢塔(2)、膜分离器(3)、燃料电池(4)、波纹管形填料(5)、球形填料(6)通过管道、电路、机械分别连成一体构成生物质能发电装置，其特征是：通过管道将固液分离塔出水口与产氢塔进水口、产氢塔排气口与膜分离器组份气体进口、膜分离器氢出口与燃料电池阳极氢气进口分别连成一体。
2.根据权利要求1所述的一种畜产品加工废水发电装置，其特征是：波纹管形填料(5)为空心上下口径一致的波纹管形圆柱体，表面布满微孔的波纹管形填料。
3.根据权利要求1所述的一种畜产品加工废水发电装置，其特征是：球形填料(6)为圆球体，表面布满微孔的球形填料。
说明书
一种畜产品加工废水发电装置
技术领域
本实用新型涉及一种生物质能发电装置。
背景技术
在现代畜牧业家畜产品大规模生产中，通常会产生大量的加工废水(低能量生物质)，消耗了电能，处理困难、污染严重危害环境。同时使畜产品的加工成本提高。目前由于大规模开发和利用矿物能源发电，已经产生全球关注的能源枯竭和环境污染，为此人类社会已经付出了巨大的代价，影响了社会的可持续发展。为此开发清洁可再生的环保生态能源-生物质能，已成为人类社会的共识和紧迫课题。
发明内容
生物质是太阳能通过光合作用生成的有机物，是能量和氢的双重载体，储存的能量为碳氢化合物的碳-氢键能。生物质由C、H、O、N、S元素组成，其中H元素的质量占6%，即每千克生物质可以产生0.672M3H2，占生物质总能量的40%。
本实用新型的目的在于提供一种畜产品加工废水发电装置(生物质能发电装置)。该装置先将有机废水经细菌转化为氢(H2)，再经燃料电池转换成电能。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：由固液分离塔1、产氢塔2、膜分离器3、燃料电池4、波纹管形填料5、球形填料6通过管道、电路、机械分别连成一体构成生物质能发电装置。
按照上述安置，将高浓度有机废水经固液分离塔将固形物质分离，其液态物质化学成份为多糖、蛋白脂和脂类，投入产氢塔(产氢消化器)，在波纹管形填料与球形填料表面，由厌氧菌和兼性厌氧菌在液相空间形成的产氢微生物菌膜附着载体;废水从微生物膜处流过，被发酵性细菌分泌的胞外酶(氮化酶、氢化酶)水解为可溶性糖、肽、氨基酸和脂肪酸，之后被微生物所吸收利用。发酵性细菌将上述可溶性物质吸收进入细胞后，经发酵作用将其转化为乙酸、丙酸、丁酸、脂肪酸、醇、二氧化碳。其反应过程为：
(C6H10O5)n+nH2O→n(C6H12O6)
2C6H12O6→CH3COOH+CH3CH2COOH+CH3CH2CH2COOH+3CO2+3H2
发酵性细菌将有机物分解发酵后产生的有机酸和醇类，必须由产氢产乙酸菌，将其分解转化为乙酸、氢和二氧化碳，其反应过程为：
CH3CH2CH2COOH+2H2O→CH3COOH+CO2+3H2
CH3CH2CH2COOH++2H2O→2CH3COOH+2H2O
CH3CH2OH+H2O→CH3COOH+2H2O
CH3CHOHCOOH+H2O→CH3COOH+CO2+2H2
按照上述装置，带压混合组份气体透过高分子膜(H2/CH4)分离膜即非多孔膜时，首先气体分子与膜接触，被吸附到膜的高压侧表面溶解，在膜两侧表面产生化学位或电化学位浓度梯度的作用下在膜内向前扩散，从膜的低压侧解吸出来，组合气体的溶解扩散是在膜上没有连续通道的情况下，靠聚合物母体上链段的热挠动产生瞬变渗透通道进行的，气体在膜内扩散传递由下式表示：组份气体透过膜的量由下式表示：
按照上述装置，膜分离器分离出的氢进入燃料电池(MCFC)，以碳酸锂(Li2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、碳酸钠(Na2CO3)为电解质，采用镍粉烧结体为电极材料，向阳极输入燃料气(氢)，向阴极输入空气(氧)，在阴极氧接受外电路电子与CO2反应生成碳酸离子(CO32-)，碳酸根离子在电场作用下经过电解质向阳极迁移;在阳极氢气与碳酸根离子反应生成CO2和水(H2O)，同时向外电路释放电子，其电化学反应为：
阴极反应
阳极反应 H2+CO32-→H2O+CO2+2e
总反应为
由电极反应可知，电池的导电离子为CO32-，总反应是氢和氧化合生成水。在阴极，CO2为反应物;在阳极CO2为产物，即CO2从阴极向阳极转移，从而在电池工作中构成一个CO2循环。
有益效果
该装置采用可再生有机物废水为原料，连续投料，同时生产高能量能源电能、热能、氢燃料。只产生水、CO2不产生废物，不污染环境。
