太陽能微生物制氫系統(tǒng)的研究.pdf

1、太陽能光合微生物制氫技術(shù)的研究對世界能源經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義，它充分利用豐富的太陽能作為能量來源，CO<,2>作為碳源，通過微生物的光合作用進(jìn)行產(chǎn)氫反應(yīng)。本文對兩種微生物共同產(chǎn)氫的系統(tǒng)中光反應(yīng)器內(nèi)光輻射、系統(tǒng)產(chǎn)氫量以及光轉(zhuǎn)化率進(jìn)行了研究。主要研究工作包括： (1)在輻射傳遞方程基礎(chǔ)上，結(jié)合光反應(yīng)器內(nèi)微生物的吸收和散射試驗(yàn)研究結(jié)果，通過對輻射方程各項(xiàng)分析，建立了光反應(yīng)器內(nèi)部的光輻射傳遞方程。建立兩種微生物共同產(chǎn)氫系統(tǒng)的質(zhì)量方程以

2、及光轉(zhuǎn)化率方程。方程中對散射輻射的模擬采用了24個(gè)方向上離散方法，通過對試驗(yàn)結(jié)果，表明其模擬具有可信度。在入射邊界條件上，提出了散射入射和直射入射分別考慮的方式，相對國內(nèi)外已有研究報(bào)告，具有更高的模擬精度，同時(shí)可以為分析輻射傳遞過程和優(yōu)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。 (2)根據(jù)微生物的輻射特性，發(fā)現(xiàn)微生物在吸收太陽能進(jìn)行產(chǎn)氫過程中，當(dāng)輻射強(qiáng)度小于一定值時(shí)，微生物不能進(jìn)行產(chǎn)氫反應(yīng)。結(jié)合國外試驗(yàn)成果，提出這一極限值為67.0W/m<'2>。

3、采用單一物種進(jìn)行產(chǎn)氫時(shí)，對照太陽輻射沿波長方向上的分布，發(fā)現(xiàn)單一物種微生物不能充分利用整個(gè)波段范圍內(nèi)的太陽能。通過試驗(yàn)本文提出了采用A.variabilis和R.sphaeroides共同產(chǎn)氫，并對其模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析研究。 (3)分別將光強(qiáng)、反應(yīng)器厚度、產(chǎn)氫量、光轉(zhuǎn)化率等重要參數(shù)繪制成等值分布圖和曲線分布圖。根據(jù)圖表分析結(jié)果表明，隨著反應(yīng)器厚度以及微生物濃度的增加，光輻射強(qiáng)度在反應(yīng)器內(nèi)遞減，當(dāng)兩者增加到一定程度時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)部