介绍了微藻光合制氢技术的生物原理及固氮酶和可逆产氢酶的产氢机制。讨论了基于微藻的硫缺乏生理调控而发展起来的一步法与两步法光解制氢的方式,其中微藻可逆产氢酶两步法间接光解制氢是最具发展潜力的制氢方式。分析了实现微藻光合制氢的限制因子及要解决的问题,指出高效光合产氢藻株的筛选及高效光反应器的实现是该技术获得成功的关键,使微藻大规模光合产氢成为可能。

富氢气体样品组分的定量和定性分析,对于指导超临界水中生物质气化制氢实验非常重要。本文采用气相色谱法,Porapak-Q型填充柱,以氩气作载气,TCD为检测器,采用面积校正归一化法,成功地分析出超临界水中生物质气化制氢实验混合气体样品中的H2、CO、CH4、CO2等4种主要组分。该方法快速、简单、成本低,可满足超临界水中生物质气化制氢实验的要求。

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR),以糖蜜废水为底物,研究了COD容积负荷对生物制氢反应系统启动过程中形成的乙醇型发酵产氢能力的影响。研究表明,在污泥接种量不小于6.24 gVSS/L、

利用两相厌氧处理糖蜜的产酸相制取氢气技术引起世界的普遍关注。回顾了厌氧发酵生物制氢系统的工艺流程与设计、工程控制参数与发酵调控、产氢机理等许多技术问题。以厌氧污泥和好氧污泥为种泥;控制生产运行温度在35~38℃之间,pH值在4.0~6.0之间,水力停留时间4~6h。

随着化石燃料的日益枯竭,生物质及其衍生物制氢未来极有希望成为最主要的制氢方式之一。本文考察了以活性炭为载体的5wt％Pt／C催化剂在260℃催化甲醇、乙二醇、丙三醇、葡萄糖和甘露醇水相重整制氢反应,发现氢气收率和气相含量顺序为:葡萄糖<甘露醇<丙三醇<乙二醇<甲醇,这正好与液相产物中甲醇的浓度变化规律一致。

氢能是一种理想的能源。生物制氢技术在氢能的研究和开发中占着非常重要的位置。该文介绍了生物制氢的方法和机理,综述了国内外生物制氢的现状和发展趋势并提出了作者的看法。

Catalytic steam reforming of condensable vapors, i.e. bio-oil, derived from pyrolysis of biomass is an important process for hydrogen production, which is expected to form renewable and clean energy.

介绍美国威斯康星大学化学工程师们研制的、用廉价的生物质在低温、液相中制取内燃机及燃料电池用氢燃料的方法。

运用过渡态理论,对羧甲基纤维素钠(CMC)和锯木屑/CMC的超临界水气化反应动力学进行了研究.结果表明该反应为一级反应,CMC的活化能随着压力的增大而减小,在20MPa时为160kJ/mol,在25～35MPa时为97～81kJ/mol;CMC的活化体积在临界点附近达到了103数量级,而在远离临界点时迅速减小;溶解度参数、介电常数和超临界水密度对反应速率常数的影响趋势基本相同,随着这些参数的增大,反应速率减小,过渡态复合物极性小于反应物极性.

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。

概述了氢气的重要性,对生物制氢的方式、产氢机理、影响因素以及如何筛选构建高效产氢菌株进行了综述,并提出目前生物制氢存在的问题。

本文讨论了利用串级控制方法解决生物制氢温度控制的相关问题,并给出了具体算法。

在压力为20~25 MPa、停留时间为15~30 s、NaOH添加量(质量分数)为0 1%、反应器外壁温度为650 ℃的条件下,对煤与生物质的模型化合物羧甲基纤维素钠(CMC)在超临界水环境中的催化气化制氢性能进行了研究,探讨了物料浓度、压力以及停留时间对煤与CMC共气化制氢的影响.实验结果表明:煤与CMC共超临界水催化气化制氢的主要气体产物是H2、CO2 和CH4,H2 的体积分数可高达60%以上;增加物料浓度、升高压力有利于提高产氢率,但延长停留时间不利于氢气的制取.

综述了近年来发酵生物制氢领域的研究进展。在菌种方面,除了对现有产氢菌种的深入研究外,还采用生物学,分子生物学及生物信息学手段建立产氢菌种库;在氢酶的研究方面,已逐步从基因确定、功能研究拓展到基因工程构建高效产氢菌研究;而在与废弃生物质处理相结合的反应过程方面,研究主要集中在利用不同种类的废弃物的产氢和高效产氢反应器上。此外,还初步总结了目前对发酵制氢可行性和经济性的评价,并对其发展方向提出了新的看法。

讨论了光合成生物制氢系统、光分解生物制氢系统、水气交换反应生物制氢系统、光合-发酵杂交生物制氢系统和厌氧发酵生物制氢系统、离体氢酶生物制氢系统等6个生物制氢系统,并讨论了产氢机制

对生物制氢的工程实践应用的研究进行了评论性的回顾.讨论了各种生物制氢系统的特点和优劣,重点讨论了厌氧发酵生物制氢系统的工艺流程与设计、工程控制参数与发酵调控、燃料电池及其衔接、产氢速率与产量的提高技术对策等许多技术问题.乙醇型发酵生物制氢理论指导下发酵法生物制氢工艺业已建立起来,分别进行了小试、中试,并将进入生产示范工程.

以农业生物质(包括玉米秸秆、玉米芯、麦秸、稻草、稻壳、花生壳、高粱秆)为原料,羧甲基纤维素钠为添加剂,利用连续管流反应器,在反应器壁温为 650 ℃、压力为 25 MPa的条件下进行了生物质气化制氢实验研究.讨论了运行时间、生物质类型、颗粒大小、反应器壁面状况等因素对气化结果的影响.实验结果表明:农业生物质在超临界水中气化生成以氢气、二氧化碳、一氧化碳、甲烷以及少量的乙烷和乙烯为主要成分的气体

采用连续流搅拌槽式反应器 (CSTR) ,以糖蜜废水为底物 ,探讨了pH5条件下生物制氢反应器的启动和运行特性 .结果表明 ,保持反应器内 pH为 5 ,污泥接种量为 6 g/L、COD启动负荷为 7 0kg/ (m3 ·d)、水力停留时间 (HRT)为 6h等条件 ,可在30d内完成产氢发酵菌群的驯化 .此时系统氧化还原电位 (ORP)稳定在 - 4 6 0mV～ - 4 80mV之间 ,系统呈现明显的混合酸发酵特性 .其液相末端发酵产物比例分布相当

为了揭示发酵法生物制氢反应器厌氧活性污泥的微生物种群多样性 ,从运行不同时期取厌氧活性污泥 ,通过细胞裂解直接提取活性污泥的基因组DNA .以细菌 16SrRNA基因通用引物F338GC/R5 34进行V3高变异区域PCR扩增 ,长约 2 0 0bp的PCR产物经变性梯度凝胶电泳 (DGGE)分离后 ,获得微生物群落的特征DNA指纹图谱

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR),利用厌氧活性污泥以糖蜜废水为底物发酵产氢,探讨了丁酸型发酵生物制氢反应器稳定运行的工程控制参数,并运用变性梯度凝胶电泳技术(denaturinggradientgelelectrophoresis,DGGE)对微生物菌群结构稳定性进行了分析.研究表明,在污泥接种量

对生物制氢反应器乙醇型发酵和丁酸型发酵的产氢能力及其生态学特性进行了对比分析.结果表明,NADH/NAD+平衡调节是影响不同发酵类型产氢差异的主要原因.在有机负荷为40 kg/(m3.d)条件下,乙醇型产酸发酵菌群表现出较高的产氢能力,最大比产氢速率为550 m l/(gVSS.d),是丁酸型产酸发酵菌群比产氢速率的3.3倍.综合两种发酵类型特性、运行操作条件和制氢成本考虑,乙醇型发酵更适合作为生物制氢工业化生产的发酵类型.

生物絮凝剂因具有安全无毒、对环境无二次污染等优良特性而日益受到人们的重视,但生产成本过高限制了它的工业化应用。为此,开展了利用生物制氢废液筛选高效产絮菌的研究。经分离筛选得到有较强产絮能力的菌6株:BF-1、BF-2、BF-4、BF-6、BF-7、BF-9,这6株菌利用生物制氢废液为底物所产的生物絮凝剂均对高岭土悬浊液的絮凝率>65%。

以秸秆为研究对象,利用Aspen P lus软件建立气化反应器模型,对生物质气化制氢进行模拟计算.探讨不同反应条件,包括气化温度、生物质与蒸汽质量配比以及催化剂对富氢气体成分的影响.计算结果表明,未加催化剂条件下,采用生物质蒸汽气化技术可获得体积分数为6000/以上的富氢燃料气,增大蒸汽与生物质质量配比有利于氢气产率的提高;添加CaO、MgO催化剂可较大幅度地提高氢气产率,氢气体积分数最大可达到9400/,其中CaO对生物质气化制氢过程的催化作用非常显著.

生物质超临界水催化气化制氢是一项很有价值的高新技术,它有利于开发广泛的生物质资源,为大规模的制氢提供一条高效、清洁的途径。针对生物质超临界水气化制氢,国内外结合工作具体要求和条件,设计出了一系列生物质超临界水催化气化制氢的实验系统。

生物质气化技术已在国内外得到广泛的开发和运用,但由于燃气品质较差,焦油较多,限制了生物质气化气的进一步利用。利用生物质制氢可以实现二氧化碳归零排放,从根本上解决化石能源消耗带来的温室效应问题,已引起世界各国研究者的普遍兴趣。本文介绍了生物质催化气化制氢概况,讨论了在气化过程中发生的主要化学反应以及影响可燃气中氢气含量的主要因素,进而给出了生物质催化气化制氢的典型流程。

以一个鼓泡流化床为反应器,对生物质富氧—水蒸气气化制取富氢燃气的特性进行了一系列的实验研究。通过对试验数据的分析,探讨了主要参数温度、水蒸气/生物质(S/B)和氧浓度对气体成分、氢产率和潜在产氢量的影响。结果表明:在3个主要参数的变化范围内,氢产率和潜在氢产量受温度的影响最大:当温度从700~900℃时,每千克生物质氢产量从18g增加到了53g,每千克生物质潜在氢产量从71.6g增加到了115.6g。

首次报道了以消化污泥为天然产氢菌源,以含纤维素类生物质(脱油花生饼和棉籽饼)为底物,通过批式试验实现生物制氢的研究结果。系统考察了菌种来源、底物预处理、培养时间、发酵反应温度等因素对含纤维素类生物质(脱油棉籽饼和花生饼)产氢能力的影响,考察了液相发酵末端产物组成随培养时间的变化规律。

生物质制氢是农业废弃物资源化利用的一项很有发展前途的技术。介绍了超临界水条件下生物质的气化制氢技术,论述了温度、压力、停留时间以及反应器对气化产物组成及气化制氢效果的影响,着重阐述了催化剂的影响。分析了目前超临界水气化制氢在有机废弃物资源化应用中存在的主要问题,并展望了超临界水气化制氢的研究前景。

文章报道麦草秸秆水解-发酵两步耦合生物制氢的研究结果。在该研究条件下,麦草秸秆的产氢能力达到68.1mLH2/gTVS,与未经处理的底物相比提高了约135倍。此外,对麦草秸秆的产氢机理也进行了探讨。

综述了利用衣藻生产氢气作为再生能源的研究进展。分别介绍了衣藻产氢的代谢机理、培养条件、衣藻氢化酶的特性以及利用分子生物学手段、生物信息学手段和生物工程技术提高衣藻生物制氢效率的方法,包括氢化酶的氧耐受性的改造、外源氢化酶基因的表达、影响衣藻产氢的关键基因的筛选、利用缺硫培养基和固定化培养方法提高氢气产量等。最后,还对利用衣藻生物制氢的可行性和经济性进行了分析,对其发展方向提出自己的看法。