光合生物连续制氢装置的太阳能供光系统实验研究

【摘要】： 本研究是在国家自然科学基金项目“超微化秸秆类生物质光合连续产氢过程及代谢热研究”(项目编号:50976029)和国家“863”计划项目“中小型太阳能光合生物制氢系统及生产性运行研究”(项目编号:2006AA05Z119)的资助下完成的。 人类社会经济的快速发展使得社会对能源开发及利用大幅度增加,各类能源的供应已经纷纷告急,特别是化石能源的短缺正逐渐成为制约人类社会发展的重要原因。传统的化石能源不仅作为为非可再生能源,存在量限制了使用的时间,而且其为人类社会提供能源的同时还对社会环境造成了严重的污染,使得人们不得不减少化石能源的利用,并努力寻找可以替代化石能源的新型可再生、清洁的能源,在这种大的社会环境下,氢气生产及制氢反应器的研究被越来越多的专家所关注。 本文依据光照对光合细菌产氢效率的影响,结合不同种类反应器特别是大型光合生物连续制氢反应器光照系统的特点及所存在的问题进行了研究,主要研究内容及结果如下: (1)聚光器通过加速聚光器内部局部高温部分空气流动散热、增加辅助设备利用热传导散热和利用滤波片从热源处减少热量产生三个方面的试验研究,光纤烧坏的问题已经得到解决,利用增加辅助设备利用热传导散热和利用滤波片从热源处减少热量产生两种方法均可以有效地防止光纤的烧坏,维持聚光器单元的长时间良好的运行,相比较而言,增加红外截止滤波片的方法更具有优越性; (2)培养箱供光单元的改进,使培养箱内功率分别为360W、81W、200W、45W、160W、36W的光源情况下,最高光照强度点光照强度分别为280000lux、20000 lux、280000 lux、20000 lux、28000 lux、20000 lux,最低高照强度点光照强度为1200 lux、180 lux、900 lux、400 lux、550 lux、300 lux、,平均供光强度分别达到6514 lux、4671 lux、6217 lux、4416 lux、1170 lux、822 lux,改造后的培养箱不仅可以为光合细菌反应液良好的培养提供足够的光照环境,而且可以提供多种的供光分布模式,为后续实验提供方便。 【关键词】：光合细菌 反应器 供光强度 流明 系统优化
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK513
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• 1. 绪论7-19
• 1.1 研究背景7-10
• 1.2 光合制氢反应器供光系统研究现状10-16
• 1.2.1 光合制氢反应器的主要结构形式及供光系统设置10-16
• 1.3 光合细菌产氢机理16-17
• 1.4 供光系统对光合细菌生长和产氢的影响17-18
• 1.5 本课题研究内容及意义18-19
• 1.5.1 研究内容18
• 1.5.2 课题意义及目的18-19
• 2. 大型太阳能光合生物制氢系统供光系统的工作原理与特性研究19-27
• 2.1 大型太阳能光合生物制氢反应器供光系统特点21-23
• 2.1.1 内置光源21-22
• 2.1.2 多点分散布光22
• 2.1.3 自然光源为主光源并辅以人工冷光源22
• 2.1.4 光反应和暗反应交替进行22
• 2.1.5 反应装置光源部分可拆装22-23
• 2.2 大型太阳能光合生物制氢反应器实例研究23-27
• 2.2.1 大型太阳能光合生物制氢反应器供光系统组成23
• 2.2.2 大型太阳能光合生物制氢反应器供光系统工作原理23-24
• 2.2.3 大型太阳能光合生物制氢反应器供光系统运行现状及其改进24-27
• 3. 大型太阳能光合生物制氢反应器供光系统优化试验研究27-38
• 3.1 聚光器单元的优化研究27-31
• 3.1.1 增加聚光器内空气流动排出多余热量27-28
• 3.1.2 利用热传导将热量传导给其他液体28-29
• 3.1.3 利用滤波片从光源处对热量进行控制29-31
• 3.2 培养箱单元的优化研究31-36
• 3.2.1 培养箱供光系统结构的优化31-36
• 3.2.2 培养箱供光系统光源颜色及光源分布的优化36
• 3.3 色素吸附和沉淀对供光系统的影响36-38
• 3.3.1 色素主动吸附对供光系统的影响37
• 3.3.2 色素沉淀对供光系统的影响37-38
• 4. 总结及建议38-39
• 4.1 结论38
• 4.2 建议38-39
• 参考文献39-45
• Abstract45

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