一种负碳排放的生物质热解炭氢电多联产的方法及装置与流程

技术特征：

1.一种负碳排放的生物质热解炭氢电多联产的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过生物质热解得到生物炭和热解气，将所述热解气通入化学链制氢系统，用于还原金属氧化物载氧体，同时将产生的co2捕集和封存，所述被还原的载氧体通过与水蒸汽反应再生并生产出氢气，将所述氢气用于燃料电池发电。

2.根据权利要求书1所述的负碳排放的生物质热解炭氢电多联产的方法，其特征在于，所述生物质热解在氮气气氛中进行，使用农业废弃物作为生物质；所述农业废弃物包括秸秆、稻壳。

3.根据权利要求书1所述的负碳排放的生物质热解炭氢电多联产的方法，其特征在于，所述热解气经除尘过滤获得还原性气体；所述生物炭用于捕集和封存化学链制氢系统产生的co2。

4.根据权利要求书1所述的负碳排放的生物质热解炭氢电多联产的方法，其特征在于，所述化学链制氢系统通过金属氧化物载氧体在体系中循环利用来传递物质和能量，实现氢气的生成和原位分离；

所述金属氧化物载氧体为feox，金属氧化物载氧体首先与所述热解气中的还原性气体发生反应：co/cnhm feox→fe co2 h2o；金属氧化物载氧体被还原后，向体系中通入水蒸汽，发生反应：fe h2o→feox h2，金属氧化物载氧体再生，并且生成氢气用于燃料电池发电；x的取值范围为1～1.5，n的取值范围为1～3，m的取值范围为2～8；n、m为整数。

5.一种负碳排放的生物质热解炭氢电多联产的装置，其特征在于，包括生物质热解系统、化学链制氢系统、燃料电池发电系统和co2捕集系统；

所述co2捕集系统和化学链制氢系统连接，用于捕集和封存所述化学链反应器产生的废弃co2；

所述co2捕集系统和生物质热解系统连接，使用所述生物质热解系统产生的生物炭作为co2的捕集剂；

所述化学链制氢系统和生物质热解系统连接，使用所述生物质热解系统产生的还原性气体作为燃料，将金属氧化物载氧体feox还原为fe；

所述燃料电池发电系统和所述化学链制氢系统连接，使用所述化学链反应装置产生的氢气作为燃料，与氧气发生化学反应将化学能转化为电能。

6.按照权利要求5所述的负碳排放的生物质热解炭氢电多联产的装置，其特征在于，所述生物质热解系统包括物料粉碎装置、干燥装置、热解反应炉、生物炭收集装置和热解气除尘净化装置；所述物料粉碎装置的出口和干燥装置的入口连接，干燥装置的出口和热解反应炉的入口连接，热解反应炉的第一出口和生物炭收集装置的入口连接，热解反应炉的第二出口和热解气除尘净化装置的入口连接；

所述化学链制氢系统包括燃料反应器、蒸汽反应器、水蒸气发生器、尾气收集装置、氢气纯化装置和氢气收集装置；热解气除尘净化装置的出口和燃料反应器的入口连接，燃料反应器的第一出口和尾气收集装置的入口连接，水蒸气发生器的出口和蒸汽反应器的第一入口连接，蒸汽反应器的第一出口和氢气纯化装置的入口连接，氢气纯化装置的出口和氢气收集装置的入口连接；燃料反应器和蒸汽反应器连接；所述燃料电池发电系统与所述氢气收集装置的出口连接；所述co2捕集系统分别与尾气收集装置的出口和生物炭收集装置的出口连接。

7.按照权利要求6所述的负碳排放的生物质热解炭氢电多联产的装置，其特征在于，所述燃料反应器和蒸汽反应器中，燃料反应器先发生反应，feox还原为fe，随后将产生的fe转移到蒸汽反应器；蒸汽反应器中fe又转化为feox；然后再将产生的feox转移回到燃料反应器，如此不断的循环，实现固体feox和fe在所述燃料反应器和蒸汽反应器之间的转移。

技术总结
本发明公开了一种负碳排放的生物质热解炭氢电多联产的方法及装置，所述方法包括：通过生物质热解得到生物炭和热解气，将所述热解气通入化学链制氢系统，用于还原金属氧化物载氧体，同时将产生的CO2捕集和封存，所述被还原的载氧体通过与水蒸汽反应再生并生产出氢气，将所述氢气用于燃料电池发电。该方法及装置，不产生CO2及污染物的排放，具有发电效率高、环境污染小优点。

技术研发人员：肖睿;薛北辰;曾德望
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2021.05.14
技术公布日：2021.08.24