中国发酵法生物制氢技术研究进展

氧气是可以再生的、对环境没有污染的未来替代能源。从20世纪90年代开始了发酵法生物制氢工艺的研究。经过近13年,中国科学家已经建立了工艺流程、控制条件、细菌学、生态学的研究,完成了实验室小试、中试,即将进行示范工厂的开工。目前,正在开展工厂现场调试、菌种改良和分子生物学等多学科的研究。我国发酵法生物制氢技术继续领先于世界。目前,欧洲、美国和日本都已经把注意力转向发酵法生物制氢技术上来,围绕着技术研究的竞争将日趋激烈。

发酵法产氢培养基的响应面分析优化

借助于MINITAB软件,采用Plackett-Burman试验设计法及响应面法分析,对影响高效产氢菌Clostridium sp.Fanp2发酵产氢的培养基成分进行优化研究。首先利用Plackett Burman试验设计筛选出影响产氢的三个主要因素,即葡萄糖浓度、磷酸缓冲液浓度、和维生素液添加量。在此基础上用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,再利用Box-Behnken试验设计及响应面分析法进行回归分析。结果表明,葡萄糖浓度、磷酸缓冲液浓度、和维生素液添加量与氢气产量存在显著的相关性,通过求解回归方程得到优化发酵条件:当葡萄糖浓度23.75g/L,磷酸缓冲液浓度0.159M和维生素液添加量13.3ml/L时,氢气产量达到理论最大值4187.7ml/L。经五批培养验证,预测值与验证试验平均值接近,在优化条件下微生物制氢产量提高85.3%。

生物制氢:Ⅱ.工程应用问题

时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(双碳发酵产氢学说或理论)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。