光合微生物制氢菌种连续培养系统及其装置研究的开题报告

光合微生物制氢菌种连续培养系统及其装置研究的开题报告开题报告题目：光合微生物制氢菌种连续培养系统及其装置研究一、研究背景和意义随着全球资源的日益枯竭和环境问题的愈加严峻，以可再生能源为代表的清洁能源正逐渐成为人类发展的方向之一。氢能作为一种以水为源的清洁能源，在未来的能源发展中具有广阔的应用前景，但是大规模制氢的效率和成本仍然是制约氢能发展的关键瓶颈。近年来，光合微生物制氢逐渐成为制氢技术的一个热点研究领域。利用光合微生物进行制氢，不仅可以产生高纯度的氢气，而且可以使废弃物质得到充分利用，具有双重经济与环境效益。然而，当前光合微生物制氢的研究仍存在许多挑战，如菌株的选育、生物反应器的设计与优化等问题。为了进一步推进光合微生物制氢领域的研究，本研究计划开展光合微生物制氢菌种连续培养系统及其装置研究，以期在制氢菌株选育、培养和反应器设计方面取得新的突破，为推进光合微生物制氢技术的发展提供新思路。二、研究内容和方法1.研究内容（1）光合微生物筛选：筛选具有优异制氢性能的光合微生物菌株。（2）连续培养系统：搭建不同类型的光合微生物制氢菌种连续培养系统，比较各系统的优劣。（3）反应器特性研究：分析光照强度、温度、pH值等操作变数对反应器制氢性能的影响。（4）装置研究：设计和制造光合微生物制氢的装置，进行制氢性能和经济性能的测试。2.研究方法（1）细菌培养法：选择合适的培养基和设备，建立多样化的细菌培养体系，对不同光合微生物菌株进行培养。（2）物理化学分析方法：使用色谱分析、荧光分析、红外光谱分析等方法对反应器中的气态样品、液态样品进行分析，定量制氢产率等。（3）数学模型：建立光合微生物制氢数学模型，为制氢工艺提供理论基础和优化方法。三、预期成果（1）开发出可用于连续培养的光合微生物制氢菌种；（2）建立光合微生物制氢菌种连续培养系，比较和分析不同类型系统的优缺点；（3）确定关键操作参数，探究不同操作条件下反应器的制氢性能；（4）设计并制造出具有高效制氢性能和经济性能的光合微生物制氢装置。四、进度安排本研究计划分为三个阶段，分别为：第一阶段：2019年9月-2020年1月开展光合微生物筛选工作，确定制氢优异菌种；第二阶段：2020年2月-2021年6月搭建光合微生物制氢的连续培养系统，进行连续培养的实验；第三阶段：2021年7月-2022年7月设计和制造光合微生物制氢的装置，进行制氢性能和经济性能的测试和数据分析。五、参考文献[1]王润华,张鹏,郝强.光合微生物制氢研究进展[J].化工进展,2018,37(5):1845-1856.[2]吕学仙,张义仓,胡勇,李鹏.光合微生物制氢:进展与展望[J].天津大学学报(自然科学与工程技术版),2018,51(3):174-183.[3]宋晓林,杨神川,周航,等.光合微生物制氢技术研究进展[J].农业机械学报,2018,49(8):416-422.[4]HuangGH,ZhangSK,FanYT,etal.EffectsofilluminationwavelengthonphotobiologicalhydrogenproductionbyChlamy