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1绪论1

1.1 氢能1

1.2 制氢技术的分类及特点2

1.2.1 生物制氢技术的特点3

1.2.2 生物制氢技术的分类3

1.3 光合生物制氢技术的研究7

1.3.1 光合生物制氢菌种选育技术7

1.3.2 光合生物制氢工艺技术的研究8

1.3.3 光合生物制氢原料预处理技术10

1.3.4 光合生物制氢光生物反应器的研究15

1.4 光合生物制氢过程中的工程热物理问题研究进展21

1.4.1 光合生物制氢过程中的热效应21

1.4.2 光合生物制氢过程中的传热特性29

1.4.3 光合生物制氢过程的传光特性30

1.4.4 光合生物制氢过程的传质特性32

1.4.5 光合生物制氢过程的能量传输35

1.5 光合生物制氢过程工程热物理问题研究的重要性37

主要参考文献38

2环流罐式光合生物制氢反应器的能量传输47

2.1 环流罐式光合生物制氢反应器热能传输过程研究48

2.1.1 反应器内部热能传输过程研究48

2.1.2 光合制氢过程中的产热速率50

2.1.3 结果与讨论55

2.2 环流罐式光合生物制氢反应器光能传输过程研究56

2.2.1 环流罐式光合生物制氢反应器光能传输过程分析57

2.2.2 结果与讨论65

2.3 本章小结65

主要参考文献66

3太阳能光合生物制氢系统的光谱耦合特性68

3.1 光合产氢细菌的光谱耦合特性研究68

3.1.1 光合产氢实验安排69

3.1.2 高产菌株形态特征71

3.1.3 光合细菌活细胞吸收光谱72

3.1.4 不同波段下光合细菌生长特性和产氢特性研究72

3.1.5 不同光合细菌产氢能力的研究75

3.2 基于猪粪污水的光合生物制氢过程研究76

3.2.1 原料浓度对产氢的影响77

3.2.2 温度对产氢的影响78

3.2.3 pH对产氢的影响78

3.2.4 不同PSB初期活性对产氢的影响79

3.2.5 以猪粪污水为原料的太阳光光合产氢工艺优化80

3.3 本章小结82

主要参考文献83

4太阳能光合生物制氢系统的？分析85

4.1 ？分析的技术路线和？分析模型85

4.1.1 ？值的计算86

4.1.2 ？损失及？平衡方程89

4.1.3 ？分析模型90

4.2 光合生物制氢系统的？分析计算实例93

4.2.1 光合生物制氢系统简介93

4.2.2 光合生物制氢系统的运行97

4.2.3 系统？分析计算过程98

4.2.4 影响光能转化率的因素106

4.2.5 提高光能转化率的方法107

4.3 本章小结108

主要参考文献108

5光合生物制氢系统的热效应110

5.1 光合生物制氢系统热效应的试验安排110

5.1.1 热效应分析试验装置110

5.1.2 热效应分析主要参数的测定111

5.2 影响光合生物制氢系统产热速率的因素分析114

5.2.1 初始温度对光合细菌产氢系统产热速率的影响114

5.2.2 光照强度对光合细菌产氢系统产热速率的影响116

5.2.3 接种量对光合细菌产氢系统产热速率的影响117

5.2.4 碳源对光合细菌产氢系统产热速率的影响119

5.2.5 葡萄糖浓度对光合细菌产氢系统产热速率的影响120

5.2.6 葡萄糖接入时间对光合细菌产氢系统产热速率的影响122

5.2.7 NH4＋浓度对光合细菌产氢系统产热速率的影响123

5.3 光合生物制氢热效应对光合细菌产氢能力的影响125

5.3.1 初始温度热效应对光合细菌产氢能力的影响125

5.3.2 光照强度热效应对光合细菌产氢能力的影响128

5.3.3 接种量热效应对光合细菌产氢能力的影响130

5.3.4 碳源热效应对光合细菌产氢能力的影响132

5.3.5 葡萄糖浓度热效应对光合细菌产氢能力的影响134

5.3.6 葡萄糖接入时间热效应对光合细菌产氢能力的影响137

5.3.7 NH4＋浓度热效应对光合细菌产氢能力的影响139

5.4 热效应对产氢酶活性的影响141

5.4.1 初始温度对酶活性的影响141

5.4.2 光照强度对酶活性的影响142

5.4.3 接种量对酶活性的影响142

5.4.4 碳源对酶活性的影响143

5.4.5 葡萄糖浓度对酶活性的影响144

5.4.6 NH4＋浓度对酶活性的影响145

5.5 热效应对氢气浓度和光合细菌生长的影响145

5.5.1 初始温度对氢气浓度的影响145

5.5.2 光照强度对氢气浓度的影响146

5.5.3 接种量对氢气浓度的影响147

5.5.4 碳源对细菌生长的影响147

5.5.5 葡萄糖浓度对细菌生长的影响148

5.5.6 NH4＋浓度对细菌生长的影响150

5.6 本章小结150

主要参考文献153

6光合生物制氢过程中的温度场特性研究154

6.1 光合生物制氢系统的温度场试验研究154

6.1.1 不同初始温度对系统温度变化的影响156

6.1.2 光照强度对系统温度变化的影响158

6.1.3 光合菌群接种量对系统温度变化的影响160

6.1.4 初始pH对系统温度变化的影响162

6.1.5 光合菌群的初期活性对系统温度变化的影响164

6.1.6 不同光照时间对系统温度变化的影响166

6.1.7 光合生物制氢系统温度场特性综合分析168

6.2 光合菌群间歇产氢工艺的能流关系研究170

6.2.1 间歇产氢过程中的能流关系研究171

6.2.2 间歇工艺过程中产氢情况的影响176

6.3 光合生物制氢系统温度场的数值分析178

6.3.1 光合生物制氢过程瞬态温度场数值分析原理178

6.3.2 ANSYS软件与光合生物制氢温度场数值计算方法180

6.3.3 光合生物制氢过程温度场数值模拟结果184

6.4 本章小结191

主要参考文献192

7连续制氢过程中的热量变化规律194

7.1 不同产氢基质对产氢过程中温度变化的影响197

7.1.1 光合产氢初始阶段的升温过程分析197

7.1.2 产氢稳定阶段的温度变化过程分析214

7.2 本章小结222

主要参考文献223

8生物质多相流光合产氢体系的流变特性224

8.1 秸秆类生物质光合产氢体系流动特征及产氢能力224

8.1.1 材料与方法225

8.1.2 折流式光合产氢反应器特征分析228

8.1.3 固体的沉降能力230

8.1.4 折流式连续产氢体系黏度和浊度变化233

8.1.5 光合产氢反应器内速度分布规律236

8.1.6 超微秸秆类生物质光合连续产氢试验研究238

8.2 秸秆类生物质光合产氢体系速度场和浓度场数值模拟246

8.2.1 控制方程246

8.2.2 边界及初始条件248

8.2.3 网格划分及求解方法248

8.2.4 计算条件及相关假设249

8.2.5 速度场数值模拟结果与分析250

8.2.6 浓度场数值模拟结果与分析259

8.3 本章小结263

主要参考文献264

9生物质多相流光合产氢体系的温度场分布特性研究265

9.1 生物质多相流光合产氢体系温度场分析方法266

9.1.1 生物质多相流光合产氢工艺266

9.1.2 光生化反应器的运行266

9.1.3 生物质多相流光合产氢系统温度的监控267

9.1.4 分析方法267

9.2 生物质多相流光合产氢体系温度场分析依据268

9.2.1 生物质多相流光合产氢体系温度场分析的机理268

9.2.2 温度场数值模拟过程的基本控制方程269

9.2.3 生物质多相流光合产氢体系温度场的有限元方法269

9.3 生物质多相流光合产氢系统的FLUENT数值模拟270

9.3.1 FLUENT软件简介270

9.3.2 生物质多相流光合生物制氢体系传热过程的建模271

9.3.3 FLUENT相关模型的选择及假设273

9.3.4 折流板式光生化反应器内的导热问题基本分析过程274

9.4 参数调整对温度场分布的调控280

9.4.1 入口流速不同对制氢系统温度场的影响280

9.4.2 反应器结构不同对制氢系统温度场的调控282

9.4.3 不同反应条件下的产氢验证实验284

9.5 本章小结285

主要参考文献286