光生物制氢中光生化转化和传输机理

基金项目类型：

国家自然科学基金

基金项目编号：

90510020

来源网站：

国家自然科学基金委员会

来源网址：

http://www.nsfc.gov.cn/

负责人：

廖强

完成单位：

重庆大学

中文关键词：

光生物制氢; 光合细胞生长及产氢动力学; 能质转换及传递; 复杂光生化反应体系传输理论; 高效光生物制氢反应器;

其他语种关键词：

Photobiological Hydrogen Production; Transport and Conversion of Mass and Energy; Transport Theory of Complex Photobiological Reaction System

项目类型：

重大研究计划

语种：

中文

开始日期：

2006-01-01

结束日期：

2009-12-31

中文摘要：

光合细菌制氢是在光能驱动下以有机废水为原料产生氢能，是最有希望的绿色氢来源之一。本项目主要研究光合生物产氢过程中微生物细胞的光生化转化、底物与产物的跨膜传递规律、细胞内物质和能量传递与转换特性及相互关系、光合细胞在固-液相界面的附着规律、毛细结构材料内光合细胞生长和代谢特性、以及光生化反应系统的多相流动及能质传输特性，探索新型光生化反应器及原理。通过系统实验研究和分析，获得了产氢量提高1.31倍的单突变株和1.76倍的双突变株以及甘油利用型突变株，建立了光合细菌生长、底物代谢和产氢动力学特性与光照条件、底物浓度、温度和pH值等多参数的定量关系，以及物质跨膜输运、细胞内底物消耗、产物生成和能量转化之间的相互关系。发现光照条件和底物浓度及流速对微生物在固体基质表面的成膜和膜结构、稳定运行的代谢及产氢性能具有显著影响，毛细结构材料内微生物分布和产氢具有显著特点。系统研究了生物膜和包埋细胞颗粒光生物制氢反应器的代谢及产氢特性，并建立了多元多相光生化反应体系的传输理论模型。在超声强化、光纤生物膜和微槽光生物制氢反应器、微生物菌悬液测量等方面进行了创新。为光生物制氢反应器的应用和发展奠定了基础。