近日，五粮液进军氢能，在业界掀起一阵浪潮。3月20日，宜宾五粮液股份有限公司发布了五粮液“酒糟制氢”产学研合作项目竞争性磋商公告。
这一产学研合作的启动，预示着五粮液公司正加速将酿酒副产品转化为清洁能源的技术攻关。
“酒糟制氢”再次进入大众视野。
那么什么是酒槽制氢？
酒槽制氢流程是什么？
酒槽制氢发展到现在到了什么阶段？
氢能汇下面为您详细介绍一下。
什么是酒槽制氢
酒糟制氢是一种新兴的制氢技术，利用酿酒过程中产生的酒糟作为原料，通过特定的工艺转化生成氢气。
这种技术通常涉及到将酒糟经过特定的生物或化学过程，分解产生氢气。
酒糟中含有丰富的有机物质，可以通过微生物发酵或化学转化的方式，转化为氢气和其他有价值的化学品。这种制氢方法不仅有助于减少废物，还能有效利用可再生资源，具有一定的环保和可持续发展的优势。
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酒槽制氢技术及其原理
一、发酵产氢
微生物作用
酒糟中含有丰富的碳水化合物（如残余的淀粉、纤维素等）、蛋白质和脂肪等有机物。在厌氧条件下，特定的微生物（如梭菌属等厌氧菌）可以利用这些有机物作为底物进行代谢。
这些微生物通过发酵过程将复杂的有机物质分解为简单的有机酸（如乙酸、丁酸等）、醇类（如乙醇）和氢气等产物。例如，当酒糟中的葡萄糖被微生物分解时，部分葡萄糖会经过糖酵解途径转化为丙酮酸，丙酮酸进一步被转化为乙酸和氢气。
反应方程式示例
以葡萄糖为例，其发酵产氢的主要反应过程：C?H??O?（葡萄糖）→2CH?COOH（乙酸）+2H?↑+2CO?↑。
二、热化学转化制氢
气化反应
在高温（通常几百摄氏度到上千摄氏度）和无氧或缺氧的环境下，酒糟中的碳氢化合物会发生气化反应。
主要反应包括：C + H?O→CO + H?（水煤气反应），CO + H?O→CO?+ H?（变换反应）。酒糟中的碳元素首先与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，一氧化碳再进一步与水蒸气反应生成二氧化碳和更多的氢气。
热解反应
当酒糟在较低温度（通常300 - 700℃）且无氧的环境下发生热解时，会产生生物炭、液体生物油和气体产物（其中包含氢气）。热解过程中大分子的有机物分解为小分子物质，部分小分子物质在后续的反应中会释放氢气。
三、酶催化制氢
特定酶的作用
利用某些具有特定功能的酶，如氢化酶或脱氢酶等。这些酶可以作用于酒糟中的有机物，促使它们发生氧化还原反应从而产生氢气。
例如，一些脱氢酶可以将酒糟中的有机化合物脱去氢原子，在合适的电子受体存在的情况下，氢原子结合形成氢气。
酒槽制氢工艺流程
一、原料预处理
收集与运输:首先要收集酒糟，酒糟来源广泛，如酿酒厂等。确保酒糟在运输过程中避免污染和变质。
干燥处理:将新鲜的酒糟进行干燥，可采用自然晾晒或者机械烘干的方式。一般来说，把酒糟的含水量降低到一定程度（例如30% - 50%左右），这样有利于后续反应的进行。
二、制氢反应过程
发酵法
热化学转化法
酶催化制氢
三、氢气分离与提纯
分离：如果是发酵法产生的混合气体，其中除了氢气外还含有二氧化碳、甲烷等其他气体。可以采用物理吸附法，例如利用活性炭等吸附剂对二氧化碳等进行吸附，从而初步分离出氢气。
提纯：进一步采用膜分离技术或者变压吸附（PSA）技术对氢气进行提纯，提高氢气的纯度，使其达到所需的工业或应用标准。
酒槽制氢的优点
丰富性:酒糟是酿酒工业的副产物，在酿酒产业发达的地区来源广泛。例如在中国，白酒酿造规模庞大，每年产生的酒糟数量众多，为制氢提供了充足的原料基础。
低成本:由于是副产物，酒糟本身的价值相对较低。相比于传统的氢气制取原料如天然气、水电解所需的电力等，酒糟不需要额外投入高额的原料采购成本，在大规模制氢时能显著降低原料成本。
废物利用:将酒糟用于制氢实现了废弃物的资源化利用。如果不加以处理，酒糟可能会造成环境污染，如发酵产生异味、占用土地堆放等。制氢过程将其转化为有价值的清洁能源，减少了废弃物处理的负担。
减少温室气体排放:酒糟制氢过程中产生的温室气体排放相对较少。如果采用合适的微生物发酵制氢技术，整个过程可以在较为温和的条件下进行，降低了对环境的负面影响。
酒槽制氢的缺点
通过这些优点可以看出，酒槽制氢为一种低碳环保的解决方案，尽管如此，仍面临一些挑战：
预处理复杂：酒糟中含有大量的杂质，如残留的谷物碎片、酵母菌体、蛋白质、纤维素以及各种有机和无机化合物。这些杂质会对后续的制氢过程产生负面影响，因此需要进行复杂的预处理。
制氢效率较低：酒糟的成分复杂，其中的纤维素、半纤维素等多糖类物质需要经过水解、发酵等多个步骤才能转化为可用于制氢的糖类或其他中间产物，而这些转化过程的效率相对较低。
酒槽制氢成本
据了解，每吨酒糟通过技术手段可以转化为大约150-200标方氢气其热值相当于 120-160度电产生的能量，以当前绿氢价格25-30元/kg计算，每吨酒糟可创造约300-400元的经济价值。
酒糟制氢的成本会受到多种因素的影响，包括酒糟的来源及价格、制氢技术与设备、生产规模、运营管理水平以及副产物的综合利用情况等。
原料成本：酒糟的价格因地区、产量以及市场供需关系有所不同。如果酒糟来源稳定且价格较低，将有利于降低制氢成本。
技术与设备：不同的制氢技术成本差异较大。例如，发酵法和气化法所需的设备和工艺不同，先进的技术设备可能初期投资较高，但运行效率和氢气纯度也较高，长期来看可能降低单位制氢成本。
生产规模：一般来说，生产规模越大，单位氢气的生产成本越低。因为大规模生产可以充分利用设备产能，分摊固定成本，提高生产效率。
运营管理：高效的运营管理可以降低人力成本、提高设备利用率、减少能源消耗和废弃物排放，从而降低制氢成本。
副产物利用：酒糟制氢过程中可能会产生一些副产物，如二氧化碳、有机肥料等。如果能对这些副产物进行有效的综合利用，将增加额外的收益，从而在一定程度上降低制氢的综合成本。
酒槽制氢相关企业
布局的酒槽制氢企业目前只有两家典型企业，分别是宜宾五粮液股份有限公司、菏泽市巨丰新能源有限公司。
1.宜宾五粮液股份有限公司
五粮液在生物质能源转化领域有深厚积累，其生物质热电联产项目采用低温干馏气化工艺，可将酒糟转化为合成气，再通过水煤气变换或变压吸附技术提取氢气。此外，五粮液年处理酒糟量达 200 万吨，其成熟的预处理工艺可为制氢催化剂载体开发奠定基础。同时，五粮液还与光伏龙头隆基绿能成立新能源公司，探索绿电电解水制氢与酒糟生物质制氢的协同，形成 “绿电 + 绿氢 + 碳材料” 的复合能源体系。
2.菏泽市巨丰新能源有限公司
巨野县巨丰新能源有限公司18000ｍ?/h 天然气（甲醇）制氢、15万吨／年制过氧化氢（50%）、10万吨／年制环氧丙烷项目。
该项目由巨丰新能源有限公司投资建设，总投资26.6亿元。建成达产后，日产氢气40万立方米，年产过氧化氢15万吨、环氧丙烷10万吨，可实现年产值40亿元，利税５亿元。
采取直接氧化法生产环氧丙烷，是山东省第一家，打破国外技术垄断30余项，改进100项，相比传统工艺，生产成本降低30％，污水减少95％。生物质连续纯氧气化制氢，是全国第一家，可以利用各种秸秆、酒糟，生产的合成气转化效率高，废渣少，每年可替代标准煤80万吨，消耗秸秆160万吨，素材来源：各企业官网 氢风明月 等