本发明涉及生物制氢技术领域，尤其涉及一种利用秸秆制备氢气的方法。
背景技术：
我国每年产生大量的植物质及其废弃物，其中农作物秸秆年产量就在6亿吨以上，约折合3亿吨标准煤，这是一个巨大的能源储备。每年农村在收获季节都大量焚烧秸秆，既浪费了宝贵而有限的资源，又严重污染了环境。加强废弃资源回收利用和环境保护，有利于促进生态平衡，也是我国经济可持续发展的需要。因此，对植物质废弃物的资源化利用技术的开发具有十分重要的意义。
氢气作为一种重要的化工原料，在石油化工、电子工业和中小电厂等许多领域都有广泛的应用。氢气也是一种重要的清洁能源，在航空航天工业中是一种重要的燃料。氢气是能实现污染零排放的清洁能源，因此在未来的电动汽车、公共交通工具和氢能发电中将具有重要的用途。氢气的燃烧值高，是汽油的3倍，酒精的3.9倍；清洁无污染，燃烧过程中只产生水，不产生温室气体二氧化碳和其它对人体有害的物质。
现有技术中，氢气的制备包括物理化学方法和生物技术方法两大类。物理化学方法制备氢气技术成熟，是现行主要的氢气制备方法，但其能耗高，成本昂贵。与物理化学方法相比，生物方法制取氢气具有高效、节能、经济等诸多优点而倍受世界各国和众多国际组织的高度重视。
中国发明专利cn200410065683.5公开了一种高效利用植物质废弃物制备氢气的方法，该方法利用瘤胃微生物对植物质废弃物进行降解，虽然成本低，效果好，但是耗时过长，为了缩短反应时间，有必要对其做进一步研究。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种利用秸秆制备氢气的方法。
一种利用秸秆制备氢气的方法，具体步骤如下：
a、破碎植物质：将农作物秸秆粉碎，得到秸秆颗粒；
b、驯化瘤胃微生物：从反刍动物瘤胃内取出瘤胃微生物接种到发酵罐中进行驯化，接种量为发酵罐反应体积的6-10％，该发酵罐中盛有秸秆颗粒和矿物质缓冲液，并加入暗细菌和纤维素酶；
c、启动厌氧消化反应器：将驯化后的瘤胃微生物接种到厌氧消化反应器，通入5-10倍于反应器体积的惰性气体去除残余的氧气，维持反应区温度50-60℃，ph为5.0-5.5，搅拌速率为180-200转/分钟，秸秆经佩芬缓冲液稀释后的浓度为100-120g/l；当反应区内微生物浓度达到2.0g/l以上并保持稳定运行2周，则厌氧消化反应器启动完成；
d、植物质的水解酸化并收集含氢气气体：达到稳定状态的厌氧消化反应器，根据秸秆添加速率的不同相应调整缓冲液稀释的秸秆浓度，秸秆的添加速率变动范围为80-120g/l/d，水力停留时间为6-10小时，秸秆停留时间为8-12小时，搅拌速率维持在150-200转/分钟，反应区ph范围为5.0-5.5；收集产生的含氢气气体，该气体中氢气含量达到10-30％，经过简单纯化处理得到纯氢气。
优选的，所述的步骤a中，所述的秸秆颗粒的粒径为1-3mm。
优选的，所述的瘤胃微生物驯化的条件是：秸秆添加速率为20-40g/l/d，水力停留时间8-12小时，ph为5.0-5.5，温度为45-50℃，搅拌速率120-150转/分钟，秸秆在反应器内的停留时间8-12小时。
优选的，所述的步骤b中，暗细菌的接种量为3-5%，纤维素酶的加入量为秸秆质量的0.002-0.005%。
本方案相比于传统方案的有益之处在于：本发明在传统工艺的基础上，在驯化瘤胃微生物阶段不但使用了瘤胃微生物，同时还加入了暗细菌和纤维素酶，加快秸秆的降解速度，从而加快了整个反应过程中秸秆的添加速度和处理速度，加快了制取氢气的效率，尤其是降解效率达到77-82％，也有小幅提高。
具体实施方式
实施例1：
一种利用秸秆制备氢气的方法，具体步骤如下：
a、破碎植物质：将农作物秸秆粉碎，得到秸秆颗粒；所述的步骤a中，所述的秸秆颗粒的粒径为1-3mm；
b、驯化瘤胃微生物：从反刍动物瘤胃内取出瘤胃微生物接种到发酵罐中进行驯化，接种量为发酵罐反应体积的6-10％，该发酵罐中盛有秸秆颗粒和矿物质缓冲液，并加入暗细菌和纤维素酶；暗细菌的接种量为3-5%，纤维素酶的加入量为秸秆质量的0.002-0.005%；
所述的瘤胃微生物驯化的条件是：秸秆添加速率为20-40g/l/d，水力停留时间8-12小时，ph为5.0-5.5，温度为45-50℃，搅拌速率120-150转/分钟，秸秆在反应器内的停留时间8-12小时；
c、启动厌氧消化反应器：将驯化后的瘤胃微生物接种到厌氧消化反应器，通入5-10倍于反应器体积的惰性气体去除残余的氧气，维持反应区温度50-60℃，ph为5.0-5.5，搅拌速率为180-200转/分钟，秸秆经佩芬缓冲液稀释后的浓度为100-120g/l；当反应区内微生物浓度达到2.0g/l以上并保持稳定运行2周，则厌氧消化反应器启动完成；
d、植物质的水解酸化并收集含氢气气体：达到稳定状态的厌氧消化反应器，根据秸秆添加速率的不同相应调整缓冲液稀释的秸秆浓度，秸秆的添加速率变动范围为80-120g/l/d，水力停留时间为6-10小时，秸秆停留时间为8-12小时，搅拌速率维持在150-200转/分钟，反应区ph范围为5.0-5.5；收集产生的含氢气气体，该气体中氢气含量达到10-30％，经过简单纯化处理得到纯氢气。
实施例2
一种利用秸秆制备氢气的方法，具体步骤如下：
a、破碎植物质：将农作物秸秆粉碎，得到秸秆颗粒；所述的步骤a中，所述的秸秆颗粒的粒径为1-3mm；
b、驯化瘤胃微生物：从反刍动物瘤胃内取出瘤胃微生物接种到发酵罐中进行驯化，接种量为发酵罐反应体积的6-10％，该发酵罐中盛有秸秆颗粒和矿物质缓冲液，并加入暗细菌和纤维素酶；暗细菌的接种量为3-5%，纤维素酶的加入量为秸秆质量的0.002-0.005%；
所述的瘤胃微生物驯化的条件是：秸秆添加速率为20-40g/l/d，水力停留时间8-12小时，ph为5.0-5.5，温度为45-50℃，搅拌速率120-150转/分钟，秸秆在反应器内的停留时间8-12小时；
c、启动厌氧消化反应器：将驯化后的瘤胃微生物接种到厌氧消化反应器，通入5-10倍于反应器体积的惰性气体去除残余的氧气，维持反应区温度50-60℃，ph为5.0-5.5，搅拌速率为180-200转/分钟，秸秆经佩芬缓冲液稀释后的浓度为100-120g/l；当反应区内微生物浓度达到2.0g/l以上并保持稳定运行2周，则厌氧消化反应器启动完成；
d、植物质的水解酸化并收集含氢气气体：达到稳定状态的厌氧消化反应器，根据秸秆添加速率的不同相应调整缓冲液稀释的秸秆浓度，秸秆的添加速率变动范围为80-120g/l/d，水力停留时间为6-10小时，秸秆停留时间为8-12小时，搅拌速率维持在150-200转/分钟，反应区ph范围为5.0-5.5；收集产生的含氢气气体，该气体中氢气含量达到10-30％，经过简单纯化处理得到纯氢气。
实施例3
一种利用秸秆制备氢气的方法，具体步骤如下：
a、破碎植物质：将农作物秸秆粉碎，得到秸秆颗粒；所述的步骤a中，所述的秸秆颗粒的粒径为1-3mm；
b、驯化瘤胃微生物：从反刍动物瘤胃内取出瘤胃微生物接种到发酵罐中进行驯化，接种量为发酵罐反应体积的6-10％，该发酵罐中盛有秸秆颗粒和矿物质缓冲液，并加入暗细菌和纤维素酶；暗细菌的接种量为3-5%，纤维素酶的加入量为秸秆质量的0.002-0.005%；
所述的瘤胃微生物驯化的条件是：秸秆添加速率为20-40g/l/d，水力停留时间8-12小时，ph为5.0-5.5，温度为45-50℃，搅拌速率120-150转/分钟，秸秆在反应器内的停留时间8-12小时；
c、启动厌氧消化反应器：将驯化后的瘤胃微生物接种到厌氧消化反应器，通入5-10倍于反应器体积的惰性气体去除残余的氧气，维持反应区温度50-60℃，ph为5.0-5.5，搅拌速率为180-200转/分钟，秸秆经佩芬缓冲液稀释后的浓度为100-120g/l；当反应区内微生物浓度达到2.0g/l以上并保持稳定运行2周，则厌氧消化反应器启动完成；
d、植物质的水解酸化并收集含氢气气体：达到稳定状态的厌氧消化反应器，根据秸秆添加速率的不同相应调整缓冲液稀释的秸秆浓度，秸秆的添加速率变动范围为80-120g/l/d，水力停留时间为6-10小时，秸秆停留时间为8-12小时，搅拌速率维持在150-200转/分钟，反应区ph范围为5.0-5.5；收集产生的含氢气气体，该气体中氢气含量达到10-30％，经过简单纯化处理得到纯氢气。
达到平衡状态时反应区微生物浓度达到8-15g/l。氢气产生效率达到120-140ml/g降解秸秆，产酸效率达到0.5-0.6g有机酸/g秸秆，降解效率达到77-82％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。