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张全国教授团队在国际著名期刊Nature子刊《Nature Communications》发表高水平论文

时间:2024-06-04 16:30:22 来源:机电工程学院  阅读:

本网讯(通讯员 李亚猛)近日,我校张全国教授团队在Nature子刊《Nature Communications》在线发表了题为“Biological fermentation pilot-scale systems and evaluation for commercial viability towards sustainable biohydrogen production”的研究论文。张全国教授为第一作者,福州中兴农业发展有限公司为第一署名单位。

氢能质量能量密度高,使用过程环境友好,无碳排放,被认为是21世纪的理想能源,被多个国家提升至国家战略高度。生物制氢作为绿氢制备技术的一种,得到了世人广泛关注,光发酵生物制氢、暗发酵生物制氢、暗-光联合生物制氢等成为研究热点。

暗—光联合生物制氢技术能有效利用废弃生物质资源生产氢气,但该过程是复杂的温敏性生化反应,光热质传递理论及机制需明晰,且由于缺乏中试规模的实验运行数据和可持续性分析,其商业化推广受到制约,如何实现在中试规模下的稳定运行,具有很大的挑战。

团队将热力学理论分析方法运用于生化反应过程,明晰了生物制氢过程的光谱耦合机制、热效应理论和多相流规律,并在此基础上,设计构建了世界见诸报道的最大中试规模的农业废弃物暗-光联合生物制氢系统,实现了连续稳定运行。通过对运行数据的收集,团队从能耗角度、环境角度和经济角度对该中试规模的暗-光联合生物制氢装置的商业可行性与可持续性进行了分析研究。该研究结果为生物制氢科学技术的进一步商业化应用提供了重要参考。

图1 暗—光联合生物制氢系统

团队长期致力于生物制氢科学与工程的相关研究,2004年获批立项第一个生物制氢领域国家自然科学基金和第一个国家863计划项目,其后多年间,围绕生物制氢光热质传递特性剖析和制氢过程强化,先后获批立项国家自然科学基金16项,主持国家“十五”“十一五”“十二五”863计划项目3项,“十三五”和“十四五”国家重点研发计划项目2项,发表高水平学术论文400余篇,授权国内外专利39项,主著中英文专著11部,发起成立“国际废弃物-氢能转化与利用联盟(C-WtHub)”,成为国际生物制氢领域的杰出团队。本次在Nature Communications上发表的研究成果是该团队在生物制氢研究领域取得的又一重要研究进展。

研究工作得到了国家自然科学基金、国家863计划、国家重点研发计划等项目的资助。

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编辑/黄璞 杨钰晨 审核/胡建东 签发/周红飞

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