通过对植物秸秆的糖化降解,在不同时间、不同温度下测定糖含量,并进行产氢实验。结果表明,用盐酸降解植物秸秆的效果比醋酸好,在时间为1h、温度在20℃时,各有最大的糖度值36.8、35.4Brix,相对应产氢量为0.02mL、0.0182mL H_2/L糖化液。因此,利用秸秆糖化技术并进行产氢的可行性研究会成为一个研究热点。

光生物制氢反应器的传质特性是影响反应器特性的重要因素。本文通过构造新型的光纤生物制氢反应器,采用生物膜法细胞固定化技术,考察在连续产氢条件下,进口底物浓度和流速对与反应器产氢相关特性的影响。结果表明:高浓度下出现的底物抑制现象是限制反应器性能的原因;流速改变的传质特性对反应器性能的影响,反映在驱动势和反应时间两个方面。

着重介绍了燃料酒精、生物柴油和生物制氢这几种代用能源的生产工艺和和现状,并简要分析了国内外的发展现状和前景.介绍了目前其他正在研究的生物质燃料,并对我国生物质燃料的研究进展进行瞻望.

在前期试验的基础上,以牛粪堆肥作为菌种来源,以玉米秸秆作为发酵底物,分别在5L和30L反应器中进行厌氧发酵制氢试验。试验结果表明:30L反应器处理底物的能力为15g/L,5L反应器为10g/L,其相应的底物最高产氢潜力分别为198.25,109.58ml/g。5L反应器和30L反应器的最佳搅拌速率分别为120,100r/min,累积产氢量分别为5.51,58.50L。发酵过程中微生物的生长符合典型的微生物生长规律。5L反应器和30L反应器的气相产物中最高含氢量分别为55%和61%。

利用松木屑在自制固定床气化系统上进行水蒸气催化气化实验研究.考察反应温度、水蒸气/生物质比(S/B)以及催化剂加入量对气体成分、产氢率和潜在产氢率的影响.结果表明:反应温度为850℃、S/B为3.27、催化剂量,木屑进料量比为2%时合成气品质较优,氢气浓度可达40.13%,产气率为0.718m3·kg-1.该文也进行大物料量松木屑催化气化等温热重实验研究,加入催化剂使木屑气化反应活化能降低,加快了反应进程.

本文提出在生物质超临界水气化制氢过程中采用流化床反应器防止反应器结渣堵塞。首先,基于流化床内多相流动力学理论,通过分析获得了超临界水流化床的主要参数包括最小流化速度、终端速度、流化方式等的设计准则。应用此设计准则成功构建了一套超临界水流化床气化制氢系统,实验研究表明高浓度生物质浆料在长达5个小时的气化过程中反应器未见堵塞现象,并获得了与生物质在管流反应器中气化相似的气体产物。

生物油催化重整制氢是生物质转化为高品位能源的主要发展方向之一,引起了国内外的广泛关注。本文主要介绍了国内外生物油制取氢气的工艺、催化剂制备等技术。作者建议开发生物油流化床催化重整制氢技术和开发高效耐磨催化剂等,从而降低生物油制氢的成本。

厌氧发酵生物制氢在国内外受到了普遍关注,如何确保稳定、持续、高效的产氢率成为生物制氢研究的关键问题所在.本文在查阅国内外大量文献的基础上,重点介绍了产氢发酵微生物、产氢菌种的构建、产氢反应器及厌氧发酵产氢工艺的最新研究状况.同时,就两相循环高温氢/甲烷发酵工艺的进一步发展前景提出了建议.

比较了不使用催化剂和使用商业催化剂Z204时两段式反应器生物油水相部分的重整制氢反应的特点,研究了反应温度和生物油水相部分蒸馏温度对生物油水相部分重整制氢反应的影响,考察了催化剂的寿命和蒸馏残渣的特性。实验结果表明,在两段式反应器上使用Z204催化剂时,H2收率最高可达47%,明显高于不加催化剂时的H2收率;在蒸馏温度为200℃、

介绍了生物质能技术的发展应用、生物制氢的发展现状与生物制氢的方法,并分析了生物制氢中生态因子的影响和金属离子对制氢过程中酶促反应和产氢率的影响。

以稀释糖蜜为底料,探讨了厌氧接触反应设备用于连续流发酵制氢的可行性,考查了其启动运行特性。以污水好氧生物处理系统的剩余污泥为种泥,反应器在污泥接种量9.3g(MLVSS)/L、进水COD5000mg/L、HRT8h和系统温度(35±1)℃等条件下启动,30d后达到稳定运行状态,乙醇和乙酸之和的质量百分数,占液相末端发酵产物总量的69.8%,呈现典型的乙醇型发酵特征。

生物质热化学催化制氢技术已在国内外得到广泛关注与研究,具有发展前景。综述了可再生能源生物质水蒸汽气化催化制取氢气的研究进展,就近年来天然矿石、碱金属、镍基催化剂以及复合催化剂在生物质制氢中的研究应用进行了阐述,并对今后的研究方向提出了展望。

氢能是一种新型的清洁能源,是新能源研究中的热点。生物质法制氢是一项很有发展前途的技术,但受到多种因素的影响,目前还难以大规模地推广。气化法制氢是制氢技术中成本最低的,也是目前应该重点发展的技术。本文简要论述了国内外对生物质气化制氢研究的原理及相关技术,指出了此项技术的发展方向。

采用浸渍法制备Ni/γ-Al2O3催化剂,考察了催化剂中活性金属含量、焙烧温度、反应温度、反应空速、助剂(钇或锂)对乙酸蒸汽重整制氢反应的影响。研究结果表明,在镍质量含量为12%,焙烧温度为800℃,反应温度为600℃,质量空速为3.0h-1时,Ni/γ-Al2O3表现出较好的催化活性;添加助剂钇和锂的催化剂上重整反应氢选择性降低,乙酸转化率升高;添加碱金属锂的催化剂抗积碳性能明显提高,这表明在生物质油蒸汽重整制氢反应中添加碱金属助剂对提高Ni/γ-Al2O3催化剂的抗积碳性能有很大作用。

以原生生物质玉米芯与羧甲基纤维素钠的混合为原料,利用实验室成功构建的超临界水流化床气化制氢系统,在压力25 MPa、温度550~650℃范围内,对其气化制氢特性进行研究,讨论了气化过程中气化时间、温度、流量、物料浓度对气化效果的影响.研究结果表明:温度对气化影响较大,升高温度有利于气化;小的流量对应长的反应器停留时间有利于产氢;随着物料质量分数的增加,生物质气化效果明显下降,而在超临界水流化床气化制氢系统中质量分数为18%的物料仍能长时间连续稳定气化,未发生反应器结渣堵塞现象.

从理论的角度对超临界水部分氧化过程进行分析,利用已建立的热力学模型计算了反应过程的化学平衡.热力学研究表明:随着氧化剂当量的增加,H2、CH4、CO的平衡产量减少,CO2的平衡产量增加,而且H2的体积分数也随之减少.在实验室新研制的超临界水流化床系统中,研究了生物质模型化合物(葡萄糖)以及原生生物质(玉米芯)的部分氧化气化制氢.实验结果表明:氧化剂的加入大大提高了生物质的气化率,但降低了气体产物中H2的体积分数;

在批式试验条件下,以牛粪堆肥为天然产氢菌源,以海带为底物,通过厌氧发酵生产氢气。系统考察了几个重要的营养和环境因素(如底物预处理条件、初始pH值和底物浓度等)对海带产氢能力的影响。结果表明:底物的稀酸预处理在海带的发酵产氢中扮演着重要角色。在初始pH=6.5,乳酸预处理浓度10%,底物浓度20g/L的条件下,海带最大产氢能力为104.40mL/gTVS,最大氢浓度为32.6%,且没有检测到甲烷气体存在。液相中主要发酵末端产物为乙醇、乙酸和丁醇。

氢气是一种理想的洁净能源。生物制氢技术具有能耗低、环保等优势,是目前国内外研究的热点。从能源和环境角度考虑,发展生物制氢技术都具有重要的意义。通过ISI Web ofKnowledge网络数据库检索2000~2008年8月期间生物制氢的相关研究,利用作者共引分析方法,并绘制了知识图谱。该图谱显示出此研究领域存在两大主流学术群体:群体1,其研究焦点为光解水制氢两大类,包括藻类光合制氢和蓝细菌等光合细胞制氢;群体2,其研究聚集在厌氧发酵制氢研究方面,又分为暗发酵制氢和光发酵制氢。

采用3种不同类型的污泥作为种泥,以糖蜜废水为底物,进行CSTR型生物制氢反应器的启动实验研究。结果表明,初始的微生物类型对于反应器的启动速度有着决定性的影响;在中温(35±1)℃,水力停留时间(HRT)为9 h左右,启动负荷在8~10 kgCOD/m3.d左右的条件下,好氧、兼性和厌氧污泥都可以作为厌氧发酵法生物产氢反应器启动的种泥;其中好氧泥启动需要大约35 d时间,兼性泥启动需要25 d左右,而厌氧污泥则需要50 d以上才有可能成功。从生物制氢的工程应用角度考虑,兼性污泥是反应器启动的最佳种泥

光合细菌制氢反应器开发是光合细菌产氢由实验室研究向实际转化的重要阶段。文章对目前国内外光合细菌制氢反应器发展现状进行了比较,分析了光合细菌生物制氢反应器开发存在的主要问题,提出以太阳作主光源的多点分布式内置光源反应器是生产化反应器开发的重要途径。

以连续流搅拌槽式反应器(CSTR)作为厌氧发酵生物制氢反应装置,并采用纯菌种R3为产氢菌株,对发酵法生物制氢反应系统的启动和运行进行了实验研究。结果表明,以糖蜜废水为发酵底物,在温度为(35±1)℃、水力停留时间为8 h的条件下,反应器具有持续产氢能力,并在16 d运行后达到稳定。此时COD平均去除率28%左右,氧化还原电位在-445 mV～-420 mV,产气量约6.6 L/d,氢气体积分数59.4%,产氢效果显著。这表明R3是一株高效产氢菌株,可以应用于连续流制氢工艺。

在生物制氢反应器中,研究了启动初期的容积负荷、pH和ORP对顶级群落形成的影响.在某一发酵类型的稳定生态系统未建立之前,容积负荷快速及频繁变动是导致细菌种群发生演替和发酵类型转型的直接影响因子;启动初期建立的pH和ORP与进行丁酸型发酵或乙醇型发酵种群所需生态位相似将使其在初期生态系统中就成为优势种群;在不同发酵类型变化过程中,单一生态因子适宜于某一种群时不一定能使这类细菌占优势,只有生态因子的综合效应才会引发优势种群的变迁,最终形成不同的顶极群落.

目前,人们所利用的能源80%左右都是“化石能源“[1],对于这些传统的不可再生能源会随着人们对其不断开发利用而日渐枯竭.

生物制氢技术具有无污染、成本低、可再生等优点,生物制氢在新能源的研究利用中占有日趋重要的位置。本文概述了国内生物制氢技术研究的现状。对厌氧发酵制氢的影响因素进行了阐述。对生物制氢技术当前存在的问题进行了探讨,并对未来发展进行了展望。

为应对碘硫循环制氢工艺中浓缩HI的要求,采用石墨、活性炭纤维布为电极,Nafion117CS为质子交换膜构成电解渗析(EED)池,对Bunsen反应HIx相的模拟溶液进行了HI的EED浓缩实验.实验结果表明,EED操作能够对HI起到有效的浓缩作用

生物质气化过程十分复杂，中间产物很多。温度是影响超临界生物质气化的主要因素，温度的升高，有利于葡萄糖及其中间产物的分解转化，可有效地提高氢气在气相产物中的含量。添加４种碱式催化剂可以控制反应向有利的方向进行，提高气相产物中氢气的体积分数，在较低的温度下得到氢气含量较高的混合气体，并抑制一氧化碳的生成。

本文研究了伊红-Y敏化TiO_2可见光光催化剂制备、改性及其光催化制氢性能，内容分为两部分： 一、伊红-Y敏化TiO_2的制备及其可见光下光催化制氢性能。采用溶胶-凝胶法在不同温度煅烧制得TiO_2，光还原沉积法进行载铂，浸渍法使伊红-Y负载在Pt-TiO_2表面，制得系列染料敏化的Eosin Y-Pt-TiO_2可见光光催化剂。以可见光光催化制氢为探针反应考察了制备的催化剂的活性，发现350℃煅烧的Eosin Y-Pt-TiO_2可见光光催化活性最好。

本论文采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO_2、S掺杂的TiO_2及La~(3+)掺杂的S／TiO_2纳米光催化剂，通过XRD、XPS和UV-Vis漫反射光谱等手段对催化剂进行了表征。以可见光光催化制氢为探针反应，考察了焙烧温度和S掺杂量对TiO_2光催化剂活性的影响，结果发现适量S的掺入提高了TiO_2光解水制氢活性，并得出了催化剂的最佳煅烧温度。

氢气作为一种清洁的、可更新的能源,正被进一步发展与利用。生物制氢技术与其他制氢方法相比,具有无污染、成本低、可再生等优点,受到广泛的关注。在综述了目前国内外生物制氢技术各个方面的研究进展和成果的基础上,详细描述了光合产氢细菌及厌氧发酵产氢细菌等主要产氢生物的产氢机制,分析了面临的问题,论述了研究的发展方向和应用前景。

以牛粪堆肥作为天然厌氧微生物菌种来源处理含蔗糖和淀粉的模拟有机废水,通过厌氧氢发酵产生生物氢气,同时使废水得到净化处理.在实验条件下,生物气中氢气浓度可达61%,产物中无甲烷气生成.以蔗糖为底物时,最佳初始pH值6.0,最大产氢能力为146mL/g;以淀粉为底物时,最佳初始pH值7.5,最大产氢能力为166mL/g,最佳底物浓度均为5g/L.模拟废水中COD去除率可达40%~60%.