秸秆生物制氢过程中暗发酵液的品质调控机理及质量传递特性研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
U1504509
项目类别：
联合基金项目
资助金额：
27.0万
负责人：
荆艳艳
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：
2018
批准年份：
2015
项目状态：
已结题
起止时间：
2016-01-01 至2018-12-31

项目参与者：
--
关键词：
木质纤维素高值化利用生物质制氢品质调控

项目摘要

The organic acid accumulation and the generated product of dark fermentation effluent restrict hydrogen production microbial metabolic activity which is not conducive to photosynthetic bacteria decomposing and utilizing dark fermentation effluent. As a result, dark fermentation effluent inhibits hydrogen production. So the quality control and the mass transfer of dark fermentation effluent become a key point to affect hydrogen production efficiency, and researching it has important scientific significance and practical application value. Forming regularity, coexistence conditions and competition mechanism of straw biomass dark fermentation effluent are studied by experiments, theoretical analysis and mathematical simulation. In order to solve the inhibition of dark fermented effluent on hydrogen production, mass transfer characteristics and quality control mechanism are researched to discover the efficient mass transfer theory and the optimal energy conversion theory of dark fermented effluent and obtain the relationship between quality control and mass transfer, and a high efficiency, energy saving, low cost of dark fermented effluent quality control system will be established. The achievements of this project will contribute theoretical foundation to improve bio-hydrogen production efficiency and realize the industrial application of bio-hydrogen production quality control system.

生物制氢过程中暗发酵液的有机酸积累和产物生成制约产氢微生物的新陈代谢活动，对生物制氢具有反馈抑制作用，因此对暗发酵液的品质调控机理及质量传递特性开展研究具有重要的科学意义和实际应用价值。本项目采用实验研究、理论分析和数值模拟计算等方法，研究生物制氢过程中秸秆类生物质暗发酵液的形成规律及各成分的共存条件和竞争机制，探索暗发酵液的质量传递特性，阐明暗发酵液的品质调控机理，获得暗发酵液品质调控与质量传递之间的耦合特性，揭示暗发酵液的高效质量传递和最优能量转化理论，构建高效、节能、低成本的秸秆制氢暗发酵液品质调控体系，为实现生物制氢效率的提高及秸秆生物制氢调控体系的工业化应用奠定理论基础。

结项摘要

本项目以秸秆类生物质为原料，研究了秸秆生物制氢过程中暗发酵液的成分及各成分含量的变化，揭示了暗发酵液的形成规律，并对暗发酵液中的有机质进行了定量和定性分析，获得暗发酵液有机酸形成与产氢工艺条件之间的相关关系，探索出暗发酵液中各成分的共存条件。进行了生物制氢过程的秸秆酶解糖化产氢转化途径研究，得到秸秆酶解糖化与产氢成正比的规律，揭示了生物制氢过程还原糖浓度推动力对制氢体系有机酸浓度及产氢能力的影响。探索暗发酵液产氢的质量传递特性，获得暗发酵液进行光合产氢的工艺技术条件，揭示暗发酵液有机酸浓度和碳氮比是进行光合产氢质量传递的主控因素，确定了产氢过程从秸秆到可利用还原糖再至有机酸生成和氢能产生的质量流向和物质转化规律。开展了碳酸盐、磷酸盐和乙酸盐缓冲液，铁、镍和锌金属离子及Tris-HCl缓冲液等对暗发酵产氢的调控研究，阐明了生物质暗发酵液品质调控机理和有效调控方式，获得暗发酵液品质调控与质量传递之间的耦合特性，初步建立了秸秆制氢暗发酵液品质调控体系，为实现生物制氢效率的提高及秸秆生物制氢调控体系的工业化应用奠定理论基础。