CN203754711U - 一种光合细菌制氢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光合细菌制氢装置，旨在提供一种光源利用率高、可连续制取氢气的光合细菌制氢装置，包括光吸收装置、双螺旋透明管、灯管、水冷装置、循环泵、pH计、温度传感器、CIP设备、吸附装置、加压装置及膜分离组件，水冷装置一端设置冷却水入口，另一端设置冷却水出口；双螺旋透明管两端通过管道连接构成回路，且双螺旋透明管缠绕于光吸收装置上；管道的上部设置有培养液入口，下部设置有废液出口；灯管设置于双螺旋管道的轴线上；水冷装置、循环泵、pH计、温度传感器以及CIP设备分别设置于管道上；吸附装置、加压装置、膜分离组件依次相连通；吸附装置与管道相连通，且两者之间设置有止回阀；所述温度传感器与循环泵电性连接。

Description

一种光合细菌制氢装置

技术领域

本实用新型涉及光合细菌制氢技术领域，尤其是涉及一种光合细菌制氢装置。

背景技术

随着社会的发展，科学的进步，氢在人们的社会生活中、工业生产中、科学研究中正变得越来越重要。随着石油、煤等传统能源的日益枯竭，氢能源正以它洁净、高效、来源广、可再循环、无污染等优势赢得了人们的青睐，在各个领域扮演着重要的角色。所以，工业中研究和开发氢气的纯化与分离技术正变得越来越重要，具有很大的社会需求和应用前景。现在工业上大量制备氢气的方法有电解水法，水煤气制氢，由石油热裂的合成气和天然气制氢等，这些制氢方式具有能耗大，副产物多的特点。近年来，光合生物制氢方法崭露头角。相比于电解和水煤气制氢，光合细菌生长速度较快，产氢速率快、纯度高；不需要耗费大量的电能，耗能较小；可以利用工厂的有机废水作为培养液，加以充分利用，对原材料消耗较；对太阳光谱的响应范围宽以及可与多种生物组建形成良好微生态体系等特点。所以，生物制氢被认为是很有希望的绿色氢来源之一。当然，产生的氢气中还含有少量的CO2，N2，NH3其他气体，需要进一步的纯化。

目前纯化氢气技术主要有化学方法：催化纯化；物理方法：金属氢化物分离、变压吸附、低温分离、选择性扩散方法包括贵金属（钯）膜扩散，聚合物膜扩散，固体聚合物电解池。而膜分离技术由于其高效、节能、造价低、易于操作等特点，已经成为一种不可替代的高新分离技术与方法，工业生产中的一种重要分离手段。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种光源利用率高、可连续制取氢气且氢气纯度高的光合细菌制氢装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种光合细菌制氢装置，包括光吸收装置、双螺旋透明管、灯管、水冷装置、循环泵、pH计、温度传感器、CIP设备、吸附装置、加压装置及膜分离组件，所述水冷装置一端设置冷却水入口，另一端设置冷却水出口；所述双螺旋透明管两端通过管道连接构成回路，且双螺旋透明管缠绕于光吸收装置上；所述管道的上部设置有培养液入口，下部设置有废液出口；所述灯管设置于双螺旋管道的轴线上；所述水冷装置、循环泵、pH计、温度传感器以及CIP设备分别设置于管道上；所述吸附装置、加压装置、膜分离组件依次相连通；所述吸附装置与管道相连通，且两者之间设置有止回阀；所述温度传感器与循环泵电性连接。

优选的是，所述膜分离组件的出口连接有氢气收集瓶。

优选的是，所述膜分离组件由两块膜分离器串联构成。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

（1）本装置将微生物制氢和纯化有效的结合起来，产生大量的、高纯度的氢气。

（2）通过双螺旋透明管增大其表面积，增大光源利用率；双螺旋结构对壳程流体具有更强的导流作用，其壳程流体的分布更加均匀，菌体更不容易沉积。

（3）白天，可以利用光吸收装置吸收太阳光作为光合细菌光合作用的光源，夜晚及阴天则可利用灯管作为光源，实现光合细菌白天、夜晚及阴天的连续制取氢气，增大氢气的产量。

（4）通过加入吸附装置，可以减少气体对膜分离组件的膜的损坏和减少膜分离器的数量，提高纯化效果。

（5）膜分离组件的膜分离器通过层状的膜构成，可以有效的提高膜分离效率，膜更换操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；

图中：1、光吸收装置；2、灯管；3、双螺旋管道；4、新鲜培养液入口；5、pH计；6、温度传感器；7、止回阀；8、冷却水出口；9、冷却水入口；10、废液出口；11、循环泵；12、CIP设备；13、吸附装置；14、加压装置；15、膜分离器；16、水冷装置；17、氢气收集容瓶。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种光合细菌制氢装置，包括光吸收装置1、双螺旋透明管3、灯管2、水冷装置16、循环泵11、pH计5、温度传感器6、CIP设备12、吸附装置13、加压装置14及膜分离组件15，所述水冷装置16一端设置冷却水入口9，另一端设置冷却水出口8；所述双螺旋透明管3两端通过管道18连接构成回路，且双螺旋透明管3缠绕于光吸收装置1上；所述管道18的上部设置有培养液入口4，下部设置有废液出口10；所述灯管2设置于双螺旋管道18的轴线上；所述水冷装置16、循环泵11、pH计5、温度传感器6以及CIP设备12分别设置于管道18上；所述吸附装置13、加压装置14、膜分离组件15依次相连通；所述吸附装置13与管道18相连通，且两者之间设置有止回阀7；所述温度传感器6与循环泵11电性连接。光吸收装置1可采用常规的吸收装置，也可以采用中国实用新型专利公开号CN2480861所公开的装置。

其中，所述膜分离组件15的出口连接有氢气收集瓶17，便于氢气的收集，也可使用其它氢气收集容器。

其中，所述膜分离组件15由两块膜分离器串联构成，通过合理的设置，可达到纯度较好的氢气。

本装置工作原理：白天用光吸收装置1作为光源，从培养液入口4处加入菌种及培养液；pH计5对双螺旋透明管3内的酸碱情况进行检测，通过观察根据要求加入缓冲溶液调节酸碱度；温度传感器6根据温度的变化控制循环泵11的工作，实现管道16内液体和水冷装置16热交换的速率，实现管道16内温度的稳定。夜晚及阴雨天气可使用灯管2作为光源，让菌种产生氢气。CIP设备12可定时对管道进行清洗，防止微生物贴壁沉淀，影响其光合速率。在整个回路中含有气体（氢气与其他混合气体）和培养液，气体会从止回阀7处溢出。吸附装置13内装满吸附剂，吸附剂可以采用过磷酸钙，对气体中的碱性气体进行有效的吸收，通过对气体进行预处理，可减少膜分离组件的膜的损坏。加压装置14可增加气体的分离速度。膜分离组件15可采用高分子聚合物膜（聚砜、聚酰亚胺）膜分离器，通过平形的膜插在装置中可以提高其分离效率。

本实用新型通过双螺旋透明管3制取氢气，其表面积较大，可有效提高光源利用率；双螺旋结构对壳程流体具有更强的导流作用，其壳程流体的分布更加均匀，菌体更不容易沉积。白天，可以利用光吸收装置1吸收太阳光作为光合细菌光合作用的光源，夜晚及阴天则可利用灯管2作为光源，实现光合细菌白天、夜晚及阴天的连续制取氢气，增大氢气的产量。通过加入吸附装置13，可以减少气体对膜分离组件15的膜的损坏和减少膜分离器的数量，提高纯化效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种光合细菌制氢装置，包括光吸收装置（1）、双螺旋透明管（3）、灯管（2）、水冷装置（16）、循环泵（11）、pH计（5）、温度传感器（6）、CIP设备（12）、吸附装置（13）、加压装置（14）及膜分离组件（15），所述水冷装置（16）一端设置冷却水入口（9），另一端设置冷却水出口（8）；其特征在于：所述双螺旋透明管（3）两端通过管道（18）连接构成回路，且双螺旋透明管（3）缠绕于光吸收装置（1）上；所述管道（18）的上部设置有培养液入口（4），下部设置有废液出口（10）；所述灯管（2）设置于双螺旋管道（18）的轴线上；所述水冷装置（16）、循环泵（11）、pH计（5）、温度传感器（6）以及CIP设备（12）分别设置于管道（18）上；所述吸附装置（13）、加压装置（14）、膜分离组件（15）依次相连通；所述吸附装置（13）与管道（18）相连通，且两者之间设置有止回阀（7）；所述温度传感器（6）与循环泵（11）电性连接。

2.根据权利要求1所述的光合细菌制氢装置，其特征在于：所述膜分离组件（15）的出口连接有氢气收集瓶（17）。

3.根据权利要求1或2所述的光合细菌制氢装置，其特征在于：所述膜分离组件（15）由两块膜分离器串联构成。