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乙醇和乙醇-水基可再生氫動力開發與商業化

發布日期:2020-06-09
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基本信息

 歸屬(單位/人):清華大學  所屬技術領域:能源環保
 技術成熟度:  研發方式:獨立研發
 合作方式:合作研發/專利許可       成果已應用情況:實際應用
 實施成果轉化需求:                               
 成果類型:                          
 成果應用行業:工業                                                       申請或獲得的專利名稱:乙醇和乙醇-水基可再生氫動力開發與商業化 


成果簡介

本項成果基于連續固體發酵技術,為與傳統固體發酵工藝區別,稱之為先進固體發酵(AdvancedSolidStateFermentation, ASSF) ,在納米、微米、毫米、米4個尺度上系統研究固體生物反應過程,通過500毫升搖瓶、10升固體發酵罐、50升罐、250升罐實驗,5立方米罐、到127立方米罐中間試驗,直至555立方米工業裝置逐級放大成功。2014年底,團隊與企業合作在山東東營建成萬噸級乙醇示范工廠并開車成功,通過試生產對設備和工藝進行了優化。示范工廠所采用的直徑3. 6米、長55米連續固體發酵罐是目前世界上規模最大的連續固體發酵裝置,單臺設備日產7噸燃料乙醇,首次實現固體發酵生產乙醇的自動化和連續化,發酵過程無廢水產生。抓住國家發布《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》的契機,計劃與企業合作啟動“乙醇和乙醇-水基可再生氫動力開發與商業化”項目,2018年建立年產1萬噸示范工廠,成功后快速推廣,爭取到2020年全國使用E10乙醇汽油時提供300-500萬噸乙醇,占新增量的30-50%.


技術優勢

通過自主創新的乙醇技術解決氫原料來源問題,再結合乙醇一水催化重整制氫技術改進,并與燃料電池技術集成創新,可在1年內拿出樣車,2年內完成中試,3年實現小批量生產,2022年量產為冬奧會提供45%乙醇為燃料的氫燃料電池汽車。這項技術顯著提升了甜高粱的經濟價值,高粱米用于糧飼或釀酒,富含糖的莖稈則采用連續固體發酵技術生產燃料乙醇,酒糟替代青貯玉米做牛(羊)飼料,牛糞生產沼氣和有機肥,形成現實版的、可循環利用的“種植-養殖-能源-有機肥”。平均16噸鮮甜高粱稈可產1噸燃料乙醇,僅耗電432度。酒糟與青貯玉米營養成分相當,喂養肉牛日增重1. 08公斤,無廢水排放;燃料乙醇成本僅4185元/噸(鮮稈收購價格250元/噸),能和50美元/桶的低油價競爭。固體發酵過程物料在罐內停留時間24小時以內,比玉米乙醇(發酵時間為50小時)效率提高1倍;乙醇收率》91% (玉米乙醇為91%)。


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