生物膜光生物反应器启动及产氢特性

对光合细菌生物膜制氢反应器的挂膜启动特性以及成膜稳定后的反应器产氢性能进行了实验研究,探讨了光合细菌生物膜制氰反应器挂膜期间产氢及底物降解规律及稳定成膜后底物浓度对反应器产氢性能的影响.实验结果表明:在生物膜光生物反应器挂膜初期,随着微生物浓度的增大使循环液吸光度、底物消耗和反应器氢气产量迅速升高,进入膜生长期后由于主要是可逆吸附,各参数出现波动,最后在膜稳定期各参数趋于稳定.在稳定成膜后,随着底物浓度的增加,生物膜光生物反应器产氢率先增加,然后降低,存在一个最佳产氢率的底物浓度.     

厌氧包埋细胞填充床反应器产氢特性实验

采用厌氧包埋细胞填充床反应器制氢技术,对反应器在不同的进口底物浓度与流量下产氢性能和底物降解特性,以及温度和pH值对产氢速率的影响进行了实验研究.结果表明:包埋颗粒填充床反应器受到流量和浓度的影响较大.结果表明反应器内最适产氢环境为温度35℃左右,pH为6.0,进口底物浓度为30 g/L.在上述条件下,当流量为0.000336m~3/h时,反应器有最高的产氢速率1.659 mmol/L/h.结果亦表明该产氢菌对以葡萄糖为碳源的底物降解效率较高.     

超声波光生物制氢反应器启动及产氢特性

实验研究了超声波光生物制氢反应器的启动工艺以及反应器的产氢特性,探讨了超声时间和超声功率对反应器产氢性能的影响。超声波光生物反应器的启动实验进行了96 h,此时反应器光合细菌生物量和反应液pH值趋于稳定,启动完成。在系统稳定运行后,随着超声时间、超声功率的增大,超声波光生物制氢反应器的产氢速率和产氢得率呈先增加后降低的趋势,然而葡萄糖去除率却随着超声时间的增加而增大。     

固定化光合细菌光生物制氢填充床产氢特性研究

实验研究了凝胶材料制备的光合细菌包埋颗粒构成的光生物制氢填充床在连续操作条件下底物浓度、光照强度以及进口流量等参数影响下的产氢和降解有机物的性能.实验结果表明:填充床产氢速率和底物降解速率随进口葡萄糖浓度的增加而增大,且达到最佳的进口底物浓度后填充床产氢和底物降解速率呈下降趋势,表明光合细菌代谢底物为产氢提供还原力氢;光照强度低于光能饱和度时,随着光照强度的增大,产氢速率和底物降解速率呈递增趋势,光照强度超过光能饱和度则对填充床光合产氢和底物消耗产生明显抑制作用;进口流量较低时,随进口流量的增大,填充床产氢和底物降解速率明显增大,进口流量较高时,填充床产氢和底物降解速率趋于相对稳定.     

光生物反应器内传递及转化过程的熵产率分析

熵产率分析在能量转化系统的优化中有着广泛的应用,本文利用熵产率分析探究了光合细菌生物膜反应器运行条件的方法,通过模拟得出了光合细菌生物膜反应器内光合细菌葡萄糖消耗速率和氢气生成速率以及产氢过程中流动、传热、传质等因素引起的熵产率,分析了培养液流速、温度、底物初始浓度等运行条件对熵产率大小和反应速率的影响,最后提出了一个评价光生物反应器性能的方法——单位氢气生成速率熵产率最小,并以此为原则对反应器的运行条件进行优化,得到反应器的最佳运行条件为:培养液入口温度为30℃、流量为70 mL·h~(-1)、葡萄糖浓度为70 mol.m~(-3)。     

底物传输对光纤束生物膜反应器产氢影响

本文以沼泽红假单胞菌为产氢菌种,实验研究了水力停留时间和进口底物浓度对光纤束生物膜反应器产氢特性的影响。实验结果表明,反应器的产氢速率和光能转化效率均随水力停留时间和进口底物浓度的增大而先升后降;葡萄糖降解效率随水力停留时间的增大而递增,随进口底物浓度增加而先增后减。在进口底物浓度为50 mmol/L,水力停留时间为12 h时,反应器最大产氢速率和光能转化效率分别为12.1mmol/(m~2·h)和23.3%,葡萄糖降解效率为80.2%。     

光波长对平板反应器成膜及产氢特性影响

实验研究了不同光波长对生物膜平板反应器中光合细菌(Rhodopseudomonas palustris CQK 01)吸附、生长及产氢性能的影响。结果表明:在相同条件下,波长为590 nm时形成的生物膜具有最大的细菌覆盖率和生物膜密度,以及较高的产氢性能。不同光波长条件下形成的生物膜均在运行入射光波长为590 nm时产氢速率达到最大。在最佳光波长条件下,底物浓度为60 mmol/L时得到最大产氢速率11.2 mmol/(m~2·h)。     

膜生物反应器内生化反应过程的格子Boltzmann模拟

采用介观尺度的格子Boltzmann数值算法研究平板式膜生物反应器内生物膜结构对生化反应及流动传输的影响.利用四参数随机生成法重构不同多孔结构的生物膜,计算中耦合多块模型获得局部详细信息且提高计算效率.结果表明：生物膜结构稳定条件下,孔隙率增大有利于主流区与生物膜内的物质传输,可以提高底物降解效率;孔隙率一定条件下,改变生物膜的孔隙结构分布可以加强传质,强化生化反应过程,提高底物降解效率.     

生物油制氢中催化剂与吸收剂研究

本文利用固定床反应器考察了自制催化剂在生物油水溶性组分重整制氢反应中的表现以及耦合水蒸气预处理的CO2吸收剂对反应的影响。通过比较自制催化剂与商业催化剂Z417在重整反应中的催化性能,以及预处理吸收剂对重整反应的改进作用,结果表明：在反应温度为800℃,水油比为4．9的条件下,自制催化剂Ni／CeO2-ZrO2的氢产率...     

静态培养条件对光合细菌产氢行为的影响

光合细菌能利用多种有机底物,在光能的驱动下产生氢气,获得清洁能源氢气,但其产氢行为受许多外在因素的影响,特别是外界培养条件和培养基成分.实验分别保持其它条件不变,研究了培养基中Ni2 、Zn2 、Fe2 浓度、在底物和氮源浓度分别确定条件下,不同C/N值以及培养温度、光照度、培养基pH值等培养条件对光合细菌产氢行为的影响,分别得到了在该条件下的最大产氢量.     

微通道内氢气和氧气混合的DSMC模拟

气体混合是微流动系统的重要应用之一.本文使用DSMC方法,数值模拟了不同进出口压力下简单和复杂微通道内H2和O2的混合过程,并从满足完全燃烧的氢氧摩尔流量比的角度,讨论了进出口压力以及两种气体入口压力比和宽度比(截面面积比)对摩尔流量比的影响.     

燃烧法合成碳纳米管的实验方案设计

碳纳米管是一种新型的碳材料,其合成方法多种多样。燃烧法是一种新兴的合成方法,燃烧过程提供用于碳纳米管生长的高温环境,同时也提供足够的烃原料。目前,用于合成碳纳米管的原料包括气体燃料和液体燃料,火焰类型主要有层流扩散火焰、逆流扩散火焰和预混火焰等。影响炭纳米管火焰合成的因素主要有气体成分,温度,催化剂,燃氧比和采样条件。我们采用甲烷扩散火焰用于实验研究炭纳米管的合成条件。实验系统包括扩散火焰喷嘴,混和段,质量流量计,取样探针和基板,气源。内径5 mm的喷嘴与内径100 mm的钢筒同轴。实验测得在气量为0．20 SLM时火焰高度为 3．5 cm。涂覆有催化剂的基板水平朝下置于火焰中采样,并将采集的样品进行电镜分析。本文还对燃烧法合成碳纳米管的机理进行了分析。     

氢离子轰击对TiC膜结构及界面影响的研究

本文研究荷能氢离子轰击对TiC薄膜的结构及其界面的影响。氢离子源为5A的脉冲离子注入器,能量25keV,脉冲宽度20ms。样品经轰击后发现。与受相同辐照的45~#钢样品相比,TiC薄膜表面无明显的损伤;TiC薄膜内的氢含量较高;薄膜的织构消除;TiC薄膜与基体间的结合力有明显提高。     

生物质超临界水制氢的数值模拟

本文对生物质在超临界水环境下气化制氢过程提出简化的两相流物理化学模型,并利用该模型进行数值模拟.着重讨论了温度、颗粒半径对生成气体摩尔百分比、气化率的影响.数值结果表明,颗粒的半径主要影响生物质颗粒气化分解的速率,而温度主要影响颗粒气化产物进一步生成氢气的过程.颗粒越小,气化分解的速率越快.温度的影响主要集中在气相反应上,使得CO进一步转化为H2.本文的理论和数值结果对实际的制氢过程中的参数控制具有实用价值.     

杂质对担载式催化剂化学吸附的影响

本文采用化学吸附的格林函数理论和复能量积分方法研究H在担载式催化剂ZnO/Ni上的化学吸附,使用由s轨道和p轨道交迭排列的有限原子链和由d轨道组成的半无限原子链,以描述半导体ZnO和金属Ni构成的复合衬底,用Koster-Slater模型来表示杂质原子,分别研究了化学吸附能随ZnO层厚度的变化和化学吸附能与掺杂的关系,结果表明:1)H的化学吸附能随ZnO层数的增加而单调地减小;2)在Ni中掺入杂质Cu和Pt会削弱H的化学吸附,而掺入Co和W将加强H的吸附;3)Ni中的杂质位于界面附近时对化学吸附能的影响最 关键词：     

硒化锌的气相外延生长

采用改进的气相外延法在(100)GaAs衬底上外延生长了ZnSe单晶膜。最大生长速率为每小时10μm左右。淀积过程的激活能为10kcal/mol。在77K的温度下测量了外延膜的光致发光,4460Å附近可以观察到很强的蓝色发射。外延膜的电阻率～1.1Ω·cm。