目錄
第1章 緒論001
1 1能源發展現狀001
1 1 1能源與社會發展001
1 1 2氫能特點003
1 1 3氫能的主要來源003
1 2生物制氫的研究現狀005
1 2 1生物制氫的特點005
1 2 2生物制氫的主要方式005
1 2 3暗發酵生物制氫的主要影響因素010
1 2 4光發酵生物制氫的主要影響因素015
1 2 5暗/光聯合生物制氫的主要影響因素018
1 3生物制氫反應器研究現狀023
參考文獻030
第2章 連續流暗/光多模式生物制氫裝置設計045
2 1暗/光多模式生物制氫裝置設計方案046
2 1 1生物制氫裝置結構選定047
2 1 2生物制氫裝置保溫系統選定051
2 1 3生物制氫裝置光源系統選定051
2 1 4生物制氫裝置水力滯留時間選定052
2 1 5生物制氫裝置設計標準054
2 2暗/光多模式生物制氫裝置數值模擬055
2 2 1暗發酵生物制氫裝置數值模擬056
2 2 2光發酵生物制氫裝置數值模擬073
2 3連續流暗/光多模式生物制氫試驗裝置084
2 3 1連續流暗/光多模式生物制氫裝置084
2 3 2菌種培養單元結構086
2 3 3暗發酵單元結構087
2 3 4光發酵單元結構087
2 3 5太陽能保溫單元088
2 3 6太陽能照明單元090
2 3 7太陽能光伏發電單元091
2 3 8自動控制單元092
2 4連續流暗/光多模式生物制氫裝置自動化系統093
2 4 1自動控制系統093
2 4 2溫度控制系統094
2 4 3照明控制系統096
2 4 4進料控制系統097
2 5裝置運行性能檢測098
2 5 1在線檢測方法098
2 5 2人工檢測方法099
2 5 3連續流暗/光多模式生物制氫裝置自動化檢測性能研究099
參考文獻102
第3章 連續流暗發酵生物制氫試驗研究105
3 1水力滯留時間對連續流暗發酵生物制氫的影響107
3 1 1水力滯留時間對連續流暗發酵生物制氫氣體特性的影響107
3 1 2水力滯留時間對連續流暗發酵生物制氫液體特性的影響109
3 1 3水力滯留時間對連續流暗發酵生物制氫影響的方差分析112
3 1 4有機負荷率對連續流暗發酵生物制氫的影響114
3 2底物濃度對連續流暗發酵生物制氫的影響115
3 2 1底物濃度對連續流暗發酵生物制氫氣體特性的影響115
3 2 2底物濃度對連續流暗發酵生物制氫液體特性的影響117
3 2 3底物濃度對連續流暗發酵生物制氫影響的方差分析119
3 2 4有機負荷率對連續流暗發酵生物制氫的影響121
參考文獻122
第4章 連續流光發酵生物制氫試驗研究126
4 1水力滯留時間對連續流光發酵生物制氫的影響127
4 1 1水力滯留時間對連續流光發酵生物制氫氣體特性的影響127
4 1 2水力滯留時間對連續流光發酵生物制氫液體特性的影響128
4 1 3水力滯留時間對連續流光發酵生物制氫影響的方差分析131
4 1 4水力滯留時間對連續流光發酵生物制氫的穩態質量平衡分析133
4 2底物濃度對連續流光發酵生物制氫的影響134
4 2 1底物濃度對連續流光發酵生物制氫氣體特性的影響134
4 2 2底物濃度對連續流光發酵生物制氫液體特性的影響136
4 2 3底物濃度對連續流光發酵生物制氫影響的方差分析138
4 2 4有機負荷率對連續流光發酵生物制氫的影響140
參考文獻141
第5章 連續流暗/光聯合生物制氫試驗研究145
5 1連續流暗/光聯合生物制氫裝置對產氫速率的影響146
5 2連續流暗/光聯合生物制氫裝置對產氫濃度的影響147
5 3連續流暗/光聯合生物制氫對反應液氧化還原電位的影響147
5 4連續流暗/光聯合生物制氫對反應液生物量的影響148
5 5連續流暗/光聯合生物制氫單因素方差分析149
5 6連續流暗/光聯合生物制氫對揮發性脂肪酸的影響149
參考文獻150
第6章 結論與應用152
6 1結論152
6 2應用155
參考文獻156
前言/序言
隨著我國碳達峰和碳中和目標的提出,傳統化石能源帶來的二氧化碳排放成為了各界關注的重點。氫能作為21世紀重要的能源載體,其具備熱值高、無污染等優點,因此,氫能已經成為諸多學者的研究熱點。
作者及其團隊成員在國家重點研發計劃、國家高技術研究發展計劃(863計劃)及國家自然科學基金項目等的資助下,長期開展光合生物制氫技術及理論研究,在暗/光聯合生物制氫技術、生物制氫反應器設計及建造等方面取得了一系列的成績。在暗發酵生物制氫、光發酵生物制氫、暗/光聯合生物制氫、生物反應器設計、生物反應器建造等領域取得了積極成果,在國內外高水平期刊上發表了數十篇學術論文,申報授權了多項國際、國家發明專利,研究成果對生物制氫技術的發展起到了積極的推動作用。
本書是對連續流暗/光聯合生物制氫過程強化與裝置研究系列成果的總結。全書分為6章,比較系統地從理論、技術等方面介紹了連續流暗/光聯合生物制氫強化技術與裝備研究。在系統介紹生物制氫研究現狀、生物制氫反應器研究現狀的基礎上,詳細介紹了暗/光聯合生物制氫裝置設計過程、水力滯留時間和底物濃度對暗發酵生物制氫特性的影響規律、水力滯留時間和底物濃度對光發酵生物制氫特性的影響規律及連續流暗/光聯合生物制氫特性。
全書由河南農業大學路朝陽教授撰寫,張全國教授完成全書審稿,提出了很多寶貴的修改建議。農業農村部可再生能源新材料與裝備重點實驗室的博士研究生張甜、朱勝楠、劉虹、夏晨曦、王鍇鑫和碩士研究生王廣濤、張甯遠、劉玲慧等也為本書的完成付出了辛勤的勞動。
本書是作者研究團隊對暗/光聯合生物制氫研究的成果總結,期望能為可再生能源領域的學者和學生提供一點理論和技術上的幫助。由於作者水平有限,書中難免存在不足和疏漏,敬請廣大讀者批評指正。
路朝陽
2022年12月
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