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楸叶泡桐叶光合生物产氢实验研究

太阳能学报 2021年第7期42卷 444-449页

作者：金鹏张全国路朝阳李亚猛刘泽先河南农业大学农业部可再生能源新材料与装备重点实验室郑州450002 河南农业大学河南省生物质能源与纳米材料国际联合实验室郑州450002

以楸叶泡桐叶为底物,累积产氢量和产氢速率为主要考察目标,研究不同底物质量浓度对光合细菌HAU-M1同步糖化发酵产氢的影响,并对发酵过程中发酵液的pH值和还原糖浓度变化进行分析。实验结果表明:当底物浓度为25 g/L时,产氢效果最好,得到... 详细信息

以楸叶泡桐叶为底物,累积产氢量和产氢速率为主要考察目标,研究不同底物质量浓度对光合细菌HAU-M1同步糖化发酵产氢的影响,并对发酵过程中发酵液的pH值和还原糖浓度变化进行分析。实验结果表明:当底物浓度为25 g/L时,产氢效果最好,得到最大累积产氢量167.85 mL,氢气浓度达到39.5%;产氢高峰期集中在24~60 h,在36 h时,产氢速率达到最大值5.42 mL/h,在72 h后逐步停止产氢;反应液中的还原糖浓度在反应进行到0~12 h时快速上升,在12 h后逐渐下降,最终趋于平稳。利用修正的Gompertz方程对不同底物质量浓度下的产氢动力学进行分析,结果显示:当底物质量浓度为25 g/L时,光合产氢试验获得最大产氢潜能和产氢速率,分别为168.79 mL和6.51 mL/h。

关键词：生物质生物制氢光合细菌楸叶泡桐底物浓度

基于[火用]效率的玉米秸秆厌氧发酵单产和联产氢烷性能分析

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可再生能源 2023年第2期41卷 143-151页

作者：周佳秀马晓然李攀攀徐桂转李刚潘晓慧焦有宙贺超张全国河南农业大学机电工程学院农业部农村可再生能源新材料与装备重点实验室河南省生物质能源与纳米材料国际联合实验室河南郑州450002

玉米秸秆厌氧发酵产氢、产甲烷,联产氢烷是秸秆能源化利用的3种重要的生化转化模式。为了筛选出玉米秸秆高效的生化转化模式,在玉米秸秆基质浓度分别为20,30,40,50,60 g/L的条件下进行了光发酵产氢、厌氧发酵产甲烷和光发酵产氢-厌氧发... 详细信息

玉米秸秆厌氧发酵产氢、产甲烷,联产氢烷是秸秆能源化利用的3种重要的生化转化模式。为了筛选出玉米秸秆高效的生化转化模式,在玉米秸秆基质浓度分别为20,30,40,50,60 g/L的条件下进行了光发酵产氢、厌氧发酵产甲烷和光发酵产氢-厌氧发酵产甲烷两阶段联产氢烷的试验,从热力学[火用]效率和生态[火用]效率的角度对玉米秸秆单产或联产氢气和甲烷的性能进行了分析和评价。研究结果表明,光发酵产氢时,底物浓度为40 g/L的累积产氢量和累积收益[火用]最大,分别为323.67 mL和3.41 kJ,最大热力学[火用]效率为1.58%。厌氧发酵产甲烷时,底物浓度为60 g/L的累积产甲烷量和累积收益[火用]最大,分别为1546.46 mL和57.38 kJ,最大热力学[火用]效率为31.01%。氢烷联产时,底物浓度为60 g/L的氢气和甲烷联产的累积产甲烷量和累积收益[火用]最大,分别为1554..83 mL和60.83 kJ,最大热力学[火用]效率为22.20%。3种模式相比,玉米秸秆厌氧发酵单产甲烷转化具有最高的[火用]效率,且热力学[火用]效率和生态[火用]效率的评价结果是一致的。

关键词：玉米秸秆光发酵产氢厌氧发酵产甲烷氢烷联产 [火用]效率

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氨水改性活性炭对沼气吸附脱碳的实验研究

太阳能学报 2021年第9期42卷 400-404页

作者：冯亮亮黄黎严珍奇安崇胡建军刘圣勇河南农业大学机电工程学院郑州450002 农业农村部农村可再生能源新材料与装备重点实验室郑州450002 河南省生物质能源与纳米材料国际联合实验室郑州450002 河南省农村可再生能源重点实验室郑州450002

针对沼气吸附法脱碳提质所用活性炭进行改性研究,以氨水为改性剂,探讨改性剂浓度和改性时间对活性炭脱碳效果以及其表面化学结构的影响。实验结果表明:1)经过氨水改性处理后的活性炭呈酸性官能团减少,呈碱性官能团增加,同时引入含氮官能... 详细信息

针对沼气吸附法脱碳提质所用活性炭进行改性研究,以氨水为改性剂,探讨改性剂浓度和改性时间对活性炭脱碳效果以及其表面化学结构的影响。实验结果表明:1)经过氨水改性处理后的活性炭呈酸性官能团减少,呈碱性官能团增加,同时引入含氮官能团,改性后活性炭的表面疏水性增强,极性发生变化,增强对气体的吸附能力;2)在改性剂浓度5%~25%范围内,氨水浓度为10%,改性时间为12 h,改性效果最佳,活性炭比表面积由413.2 m^(2)/g增至502.7 m^(2)/g,增加21.66%,微孔容积增加39.47%,达到最大值0.735 cm^(3)/g,总孔容积增加54.33%,达到最大值0.963 cm^(3)/g,微孔孔径增大13.06%,达到1.307 nm;3)模拟沼气(CH4体积占比60%,CO_(2)体积占比40%)吸附脱碳实验显示,改性最佳的活性炭处理使样品气中甲烷含量增加19.96%,由未改性活性炭的76.30%达到91.53%。

关键词：沼气改性活性炭比表面积官能团吸附脱碳氨水

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基于CDIO的太阳能工程课程体系建设研究

科技视界 2021年第14期 21-23页

作者：青春耀陶红歌刘圣勇黄黎赵淑蘅河南农业大学河南郑州450002 河南省生物质能源与纳米材料国际联合实验室河南郑州450002

针对国内太阳能课程体系改革较少且改革中对理论与应用结合、目标导向教育、问题导向教育重视和实现不够的问题,进行了以CDIO(构思、设计、实现、运作)为理念,强化结果导向,重视构思实践的教学体系建设方案研究。实践证明,该教学体系特... 详细信息

针对国内太阳能课程体系改革较少且改革中对理论与应用结合、目标导向教育、问题导向教育重视和实现不够的问题,进行了以CDIO(构思、设计、实现、运作)为理念,强化结果导向,重视构思实践的教学体系建设方案研究。实践证明,该教学体系特色鲜明,符合能源与动力工程、农业生物环境与能源工程等专业太阳能课程培养目标,具备较好的操作性,为相关专业太阳能教学改革提供了有益思路和经验。

关键词：太阳能课程 CDIO 体系建设探索研究

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动物油脂热压联合提取装置设计与试验

农业工程学报 2023年第7期39卷 58-66页

作者：王亚伟刘亮常超贺超李刚刘新新徐桂转李鹏飞卢南冯敬礼焦有宙河南农业大学机电工程学院农业农村部农村可再生能源新材料与装备重点实验室郑州450002 河南省生物质能源与纳米材料国际联合实验室郑州450002 江苏北斗星环保股份有限公司南京210000 牧原食品股份有限公司南阳473000 河南工程学院郑州451191

提高病死畜禽胴体中的油脂提取率是实现病死畜禽进一步资源化的关键,为此该研究设计了一种动物油脂热压联合提取装置。首先基于静力学和热传递分析,结合动物油料特性,对关键部件压力机构和油脂提取机构进行了设计,并对加热、加压和可编... 详细信息

提高病死畜禽胴体中的油脂提取率是实现病死畜禽进一步资源化的关键,为此该研究设计了一种动物油脂热压联合提取装置。首先基于静力学和热传递分析,结合动物油料特性,对关键部件压力机构和油脂提取机构进行了设计,并对加热、加压和可编程控制系统分别进行了关键参数设计和设备选型,最后选取板油进行了装置性能试验,并对提取的油脂进行了黏度测试。结果表明:在70~150℃范围内,单独温度和热压联合两种油脂提取方法的最佳温度均为130℃,在此温度下油脂提取率最高分别可达到59.15%和81.35%。相同温度下,热压联合油脂提取率较单独温度作用最高可提升31.21个百分点。减小油料规格对单独温度作用可明显提高油脂提取率,而对热压联合油脂提取率无明显影响。在高于130℃试验温度下进行热压联合油脂提取,能够达到油脂完全提取效果,所提取油脂在70~150℃温度范围内测得黏度为0.004~0.091 Pa·s,符合工业用润滑油黏度标准。

关键词：设计试验油脂提取热压联合工艺参数黏度

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太阳能理论课程体系的探讨与研究

科技视界 2021年第34期 35-36页

作者：青春耀陶红歌赵淑蘅张志萍刘圣勇河南农业大学河南郑州450002 河南省生物质能源与纳米材料国际联合实验室河南郑州450002

文章对太阳能理论课程体系进行探讨与分析,指出了该课程理论内容涉及的知识点及其联系,论证了太阳能理论课程面宽点多的特点,进而梳理出体系设计对本科太阳能教学的影响,提出了相应的太阳能理论课程规划方法。

关键词：太阳能理论课程体系结构探讨研究

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动物油脂热压联合提取装置的设计与试验

农业工程学报 2023年

作者：王亚伟刘亮常超贺超李刚刘新新徐桂转李鹏飞卢南冯敬礼焦有宙河南工程学院河南省生物质能源与纳米材料国际联合实验室江苏北斗星环保股份有限公司河南农业大学机电工程学院农业农村部农村可再生能源新材料与装备重点实验室牧原食品股份有限公司

提高病死畜禽胴体中的油脂提取率是实现病死畜禽进一步资源化的关键，为此该研究设计了一种动物油脂热压联合提取装置。首先基于静力学和热传递分析，结合动物油料特性，对关键部件压力机构和油脂提取机构进行了设计，并对加热、加压和... 详细信息

提高病死畜禽胴体中的油脂提取率是实现病死畜禽进一步资源化的关键，为此该研究设计了一种动物油脂热压联合提取装置。首先基于静力学和热传递分析，结合动物油料特性，对关键部件压力机构和油脂提取机构进行了设计，并对加热、加压和可编程控制系统分别进行了关键参数设计和设备选型，最后选取板油进行了装置性能试验，并对提取的油脂进行了黏度测试。结果表明：在70～150℃范围内，单独温度和热压联合两种油脂提取方法的最佳温度均为130℃，在此温度下油脂提取率最高分别可达到59.15%和81.35%。相同温度下，热压联合油脂提取率较单独温度作用最高可提升31.21个百分点。减小油料规格对单独温度作用可明显提高油脂提取率，而对热压联合油脂提取率无明显影响。在高于130℃试验温度下进行热压联合油脂提取，能够达到油脂完全提取效果，所提取油脂在70～150℃温度范围内测得黏度为0.004～0.091 Pa·s，符合工业用润滑油黏度标准。

关键词：设计试验油脂提取热压联合工艺参数油脂黏度

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秸秆类生物质厌氧发酵补氢强化技术研究进展

河南农业大学学报 2021年第3期55卷 397-403页

作者：张全国焦有宙刘虹李敖张志萍贺超张真豪隋琼河南农业大学农业农村部可再生能源新材料与装备重点实验室河南郑州450002 河南省生物质能源与纳米材料国际联合实验室河南郑州450002 郑州市金琥科技有限公司河南郑州450007

针对秸秆类生物质厌氧发酵过程中适当补充氢气能够有效提高沼气产量和质量的补氢强化新技术,介绍了国内外补氢强化技术的研究现状,分析了外源补充氢气的含量、流量以及反应温度、微量元素等与厌氧发酵产气速率、甲烷含量等因素之间的相... 详细信息

针对秸秆类生物质厌氧发酵过程中适当补充氢气能够有效提高沼气产量和质量的补氢强化新技术,介绍了国内外补氢强化技术的研究现状,分析了外源补充氢气的含量、流量以及反应温度、微量元素等与厌氧发酵产气速率、甲烷含量等因素之间的相关关系及其影响规律,明确了秸秆类生物质厌氧发酵过程中由于外源氢气的补入提高了沼气产量、产气速率和甲烷含量,并指出了补氢强化技术未来的重点研究方向。

关键词：秸秆生物质厌氧发酵补氢强化技术

无机盐添加物对光合细菌制氢性能影响的试验研究

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太阳能学报 2019年第12期40卷 3564-3570页

作者：刘会亮张志萍周雪花胡建军荆艳艳张全国河南农业大学农业部可再生能源新材料与装备重点实验室郑州450002 生物质能源河南省协同创新中心郑州450002

以碳酸盐(Na2CO3和NaHCO3)和磷酸盐(Na2HPO4、K2HPO4、NaH2PO4和KH2PO4)等作为无机盐添加物,进行同一浓度的碳酸盐和磷酸盐以及不同浓度的KH2PO4对光合细菌制氢性能影响的试验研究。结果表明碳酸盐和磷酸盐添加物均能有效缓冲反应体系... 详细信息

以碳酸盐(Na2CO3和NaHCO3)和磷酸盐(Na2HPO4、K2HPO4、NaH2PO4和KH2PO4)等作为无机盐添加物,进行同一浓度的碳酸盐和磷酸盐以及不同浓度的KH2PO4对光合细菌制氢性能影响的试验研究。结果表明碳酸盐和磷酸盐添加物均能有效缓冲反应体系的酸碱度,但只有KH2PO4和NaH2PO4的添加能明显促进光合细菌发酵产氢。产氢动力学的结果也表明KH2PO4和NaH2PO4的添加提高了反应体系的最大产氢潜能和最大产氢速率,缩短了产氢延迟时间。适量浓度的KH2PO4能有效提高反应体系的抗酸碱冲击性,同时磷元素在光合细菌的生长过程中起到相当重要的作用,适量的KH2PO4能有效促进光合细菌的生长代谢,而过量的KH2PO4则会极大地抑制光合细菌的生长代谢。当KH2PO4的浓度为40 mmol/L时产氢效果最佳,氢气产量和比产氢率达到最大值,分别为(323.84±8.96)mL和(1.30±0.04)mol/mol。产氢动力学的分析结果表明适量浓度的KH2PO4能提高最大产氢潜能和最大产氢速率,缩短产氢延迟时间,当KH2PO4浓度为40 mmol/L时,最大产氢潜能和最大产氢速率最大,产氢延迟时间最短,分别为333.15 mL、6.60 mL/h和16.41 h。

关键词：磷酸盐碳酸盐光合产氢制氢性能