暗光两步法生物制氢调控机理及能量梯级耦合特性研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51676065
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    50.0万
  • 负责人：
    张全国
  • 依托单位：
    河南农业大学
  • 学科分类：
    E0607.可再生能源与新能源利用中的工程热物理问题
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

In order to seek the optimal coupling process parameters when combined dark and photo fermentative bio-hydrogen production process, the regulation mechanism of process parameters and operation methods in each stage in the process of two-step dark-photo combined fermentative bio-hydrogen production process when using biomass as raw material will be studied. The law for collaborative bio-hydrogen production by two-step dark-photo combined fermentative pathway will be proposed, and the efficient connection mode in the process of two-step dark-photo combined fermentative bio-hydrogen production will be established. From the perspective of the thermal and mass transfer, the thermal-mass transmission and its coupling characteristic will be investigated. The thermal-mass transmission behaviors and the regulation theory of the light and heat step supply during the dark fermentation stage and photo fermentation stage will be investigated. The heat mass transfer model of the two-step dark-photo fermentative bio-hydrogen production multiphase flow system will be established, the high efficiency, energy conservation and low energy consumption bio-hydrogen production system will be built. These findings will provide the theoretical foundation for the realization of the industrial application of green environmental protection biological hydrogen production system.
本项目主要研究以生物质为原料进行暗光两步法生物制氢时的最佳暗发酵制氢和光发酵制氢耦合工艺特性，揭示暗光两步法生物制氢的协同产氢规律，探索暗光两步法生物制氢过程中的高效衔接模式。并利用传热传质学方法研究暗光两步法生物制氢过程的热质传输及耦合特性，提出暗发酵制氢阶段和光发酵制氢阶段之间的热质传输行为及光能、热能的梯级配给调控理论，建立生物质暗光两步法生物制氢系统的热质传输模型和低能耗运行方法，为绿色生物制氢系统的工业化应用提供科学参考。

结项摘要

项目主要研究了以生物质为原料的暗光两步法生物制氢耦合工艺特性及其高效衔接模式，揭示了暗光两步法生物制氢过程中细菌生长和协同产氢机理，阐释了暗光两步法生物制氢工艺的多相流热质传输规律，提出了暗光两步法生物制氢过程的梯级能量配给模式及能量最优化传递理论。结果表明（1）适宜的生物质预处理条件可以增大产氢基质的表面积和孔隙率，降低活化能，从而提高产氢潜能。（2）暗发酵尾液中的氨根离子浓度、悬浮物、碳氮比、有机质含量等暗光两步发酵的过渡态条件是影响其进行光发酵产氢的主要因素，且对光发酵制氢过程中的底物能量流向具有显著影响。（3）利用暗发酵尾液进行光合制氢时的最佳光照强度为3500lux和最佳接种量为20%。（4）通过添加L-半胱氨酸等可以促进胞外聚合物的分泌，提高固氮酶活性和增加光合细菌的絮凝性，从而增加产氢量。（5）采用振荡等外源扰动方式可以有效强化生物制氢过程，提高产氢速率和产氢量。该项目解决了暗光两步法生物制氢耦合工艺强化的关键科学问题，可为生物质高效梯级利用的绿色生物制氢系统的工业化应用提供科学参考。

项目成果

期刊论文数量（38）
专著数量（0）
科研奖励数量（3）
会议论文数量（0）
专利数量（13）
Capacity Analysis of Photo-Fermentation Bio-Hydrogen Production from Different Food Wastes
不同餐厨垃圾光发酵生物制氢能力分析
  • DOI：
    10.1166/jbmb.2020.1956
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Biobased Material and Bioenergy
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhiping Zhang;Yameng Li;Chanyang Wang;Bing Hu;Jianju Hu;Chao He;Yanyan Jing;Shengnan Zhu;Quanguo Zhang
  • 通讯作者：
    Quanguo Zhang
Evaluation of biohydrogen yield potential and electron balance in the photo-fermentation process with different initial pH from starch agricultural leftover
不同初始pH淀粉农残光发酵过程中生物产氢潜力和电子平衡评价
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Bioresource Technology
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Bing Hu;Yameng Li;Shengnan Zhu;Haorui Zhang;Yanyan Jing;Danping Jiang;Chao He;Zhiping Zhang
  • 通讯作者：
    Zhiping Zhang
Influences of Solid to Liquid Ratio on Bio-Hydrogen Production from Smashed Banana by Photosynthetic Bacteria HAU-M1
固液比对光合细菌HAU-M1粉碎香蕉产氢的影响
  • DOI：
    10.1166/jbmb.2018.1764
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Journal of Biobased Materials and Bioenergy
  • 影响因子：
    0.5
  • 作者：
    Yameng Li;Hong Liu;Quanguo Zhang;Tian Zhang;Shengnan Zhu;Zhiping Zhang
  • 通讯作者：
    Zhiping Zhang
Comparison of bio-hydrogen production yield capacity between asynchronous and simultaneous saccharification and fermentation processes from agricultural residue by mixed anaerobic cultures
混合厌氧培养农残异步与同时糖化发酵工艺生物产氢能力比较
  • DOI：
    10.1016/j.biortech.2017.09.053
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Bioresource Technology
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Yameng Li;Zhiping Zhang;Shengnan Zhu;Huan Zhang;Yang Zhang;Tian Zhang;Quanguo Zhang
  • 通讯作者：
    Quanguo Zhang
Rheological properties of corn stover hydrolysate and photo-fermentation bio-hydrogen producing capacity under intermittent stirring
间歇搅拌下玉米秸秆水解物流变特性及光发酵生物产氢能力
  • DOI：
    10.1016/j.ijhydene.2019.08.069
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Shengnan Zhu;Zhiping Zhang;Huan Zhang;Yanyan Jing;Yameng Li;Quanguo Zhang
  • 通讯作者：
    Quanguo Zhang

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光热催化生物制氢耦合特性及内外干涉效应研究
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    52076068
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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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