本书从理论和技术层面介绍生物质多相流光合产氢过程的调控机制及热流场特性，分别对生物质多相流光合产氢过程中的秸秆类生物质酶解技术、光生化反应器结构优化、多相流热物理特性、多相流体系传热模型建立及温度场分布规律等问题进行了阐述。第1章详细列举生物质多相流光合产氢领域的研究进展。第2章详细描述秸秆类生物质的酶解预处理及酶回收利用等调控技术。第3章从多相流场特性出发，研究光生化反应器结构的优化及其光合产氢过程调控。第4章从宏观及微观角度分析生物质多相流光合产氢体系内部的热物理特性。第5章介绍生物质多相流光合产氢体系传热模型的构建。第6章介绍对生物质多相流光合产氢体系温度场分布传输规律的数值模拟。
本书可供可再生能源领域相关研究人员和工程技术人员，以及高等院校有关专业的本科生和研究生参考使用。

第1章　绪论\t
1.1　氢能源\t
1.2　生物产氢技术\t
1.2.1　生物产氢技术的特点\t
1.2.2　生物产氢技术的研究\t
1.2.3　光合产氢菌种的研究\t
1.3　秸秆类生物质产氢工艺\t
1.3.1　秸秆类生物质产氢的必然性\t
1.3.2　秸秆类生物质预处理工艺研究\t
1.4　秸秆类生物质酶解工艺\t
1.4.1　秸秆类生物质酶解过程的影响因素\t
1.4.2　纤维素酶回收利用技术的研究现状\t
1.5　光生化反应器性能及其与产氢过程的关系\t
1.5.1　光生化反应器的分类及其特点\t
1.5.2　光生化反应器的光热质传输特性及其研究现状\t
1.5.3　光生化反应器对产氢过程的影响\t
1.6　多相流体系的研究\t
1.6.1　多相流体系的定义\t
1.6.2　多相流体系分析理论\t
1.6.3　生物质多相流体系的特征\t
1.6.4　生物质多相流体系热量传输研究现状\t
1.7　数值模拟方法的研究现状\t
1.7.1　数值模拟方法的定义\t
1.7.2　数值模拟方法的特点\t
1.7.3　数值模拟方法在光生化反应器研发及其传热领域的应用\t
1.8　生物质多相流光合产氢过程调控的意义\t
参考文献\t
第2章 生物质多相流光合产氢体系酶解预处理技术调控\t
2.1　酶解预处理技术概况\t
2.2　秸秆类生物质酶解预处理工艺调控\t
2.2.1　纤维素酶酶负荷对酶解预处理过程的影响\t
2.2.2　底物浓度对酶解预处理过程的影响\t
2.2.3　酶解时间对酶解预处理过程的影响\t
2.2.4　酶解预处理工艺参数的正交优化\t
2.3 纤维素酶回收利用技术调控\t
2.3.1 纤维素酶回收利用技术可行性分析\t
2.3.2 新鲜底物重吸附法回收利用工艺优化\t
2.3.3　纤维素酶固定化法回收利用工艺优化\t
2.4　酶解反应对光合产氢过程的影响\t
参考文献\t
第3章　光生化反应器结构优化及其光合产氢过程调控\t
3.1　光生化反应器结构与产氢相关关系\t
3.2　不同类型光生化反应器的设计及运行\t
3.2.1　磁力搅拌下序批式光生化反应器的运行\t
3.2.2　静置状态下序批式光生化反应器的运行\t
3.2.3　折流板式连续流光生化反应器的运行\t
3.2.4 升流式折流板式光生化反应器的运行\t
3.2.5　升流式管状光生化反应器的运行\t
3.3　搅拌方式对光合产氢过程的调控\t
3.3.1　搅拌方式对pH、光合细菌生长状态及还原糖浓度的影响\t
3.3.2　搅拌方式对产氢情况的影响\t
3.4　水力停留时间对光合产氢过程的调控\t
3.4.1　水力停留时间对pH、光合细菌生长状态及还原糖浓度的
影响\t
3.4.2　水力停留时间对产氢情况的影响\t
3.5　搅拌方式和水力停留时间对光合产氢过程影响的单因素
方差分析\t
参考文献\t
第4章　生物质多相流光合产氢体系热物理特性研究\t
4.1　多相流产氢体系热物理特性研究现状\t
4.2　生物质多相流光合产氢体系热物理特性测定\t
4.2.1　多相流体系的动力黏度测定\t
4.2.2　多相流体系的比热容测定\t
4.2.3　秸秆类生物质粉体的粒径测定\t
4.2.4　秸秆类生物质热值的测定\t
4.3　秸秆类生物质粉体的热重分析\t
4.3.1　秸秆类生物质粉体的成分分析\t
4.3.2　秸秆类生物质粉体的热解特性\t
4.3.3　秸秆类生物质粉体的表观活化能计算\t
4.3.4 不同粉碎工艺玉米芯粉的热解特性分析及活化能计算\t
4.4　秸秆类生物质傅里叶红外光谱分析\t
参考文献\t
第5章　生物质多相流光合产氢体系传热模型构建\t
5.1　引言\t
5.2　生物质多相流光合产氢体系设计\t
5.2.1　生物质多相流光合产氢生化反应器\t
5.2.2　生物质多相流光合产氢体系温度监控\t
5.3　生物质多相流光合产氢体系内部温度的分析\t
5.3.1　管式光生化反应器内不同位置温度的连续监测\t
5.3.2　光合产氢过程中各位置温度的预测值\t
参考文献\t
第6章　生物质多相流光合产氢体系温度场数值模拟\t
6.1　引言\t
6.2　生物质多相流光合产氢体系的运行\t
6.3　生物质多相流光合产氢体系温度场分析依据\t
6.3.1　生物质多相流光合产氢体系温度场分析的机理\t
6.3.2　温度场数值模拟过程的基本控制方程\t
6.3.3　生物质多相流光合产氢体系温度场的有限元方法\t
6.4　生物质多相流光合产氢体系的Fluent数值模拟\t
6.4.1　Fluent软件简介\t
6.4.2　生物质多相流光合产氢体系传热过程的建模\t
6.4.3　Fluent相关模型的选择及假设\t
6.4.4　折流板式连续流光生化反应器内的导热问题基本分析过程\t
6.5　参数调整对温度场分布的调控\t
6.5.1　不同入口流速对产氢体系温度场的影响\t
6.5.2　不同反应条件下的产氢验证实验\t
参考文献\t
彩图\t插页

在低碳环保经济时代，能量密度高、原料来源广泛的
氢能源逐渐成为公认的“终极能源”，受到越来越多的关注
。其中，生物法制氢因不消耗常规能源、无二次污染等，成
为研究的热门。近年来，许多学者一直致力于氢能的制备和
利用。国家也高度重视氢能技术的发展，投入了大量的资金
和人力用于氢能源的研究与开发，以摆脱遏制我国经济长期
发展的能源短缺瓶颈，力争使其成为未来能源供应系统的支
柱。
作者及其团队在国家高技术研究发展计划（863计划）
及国家自然科学基金项目等的资助下，长期开展光合生物产
氢技术与机理的相关研究，在基于秸秆类生物质资源的光合
生物产氢，及其生物质多相流光合生物产氢体系内部存在的
热质传递等领域，取得了一系列创新性成果。作者及其团队
围绕秸秆类生物质超微粉体微观结构分析、降解机制分析、
热物理特性分析、过程调控技术研究和高效反应器研制等方
面，进行了系统研究，发表数十篇高质量论文，并获得4项
国家发明专利，研究成果对该领域生物制氢技术的进一步发
展具有积极的推动意义。
本书是对生物质多相流光合产氢过程调控及其热流场
特性研究等成果的系统性总结。全书共分6章，比较全面地
从理论、技术方面分析生物质多相流光合产氢过程中的调控
机理及热流场特性。第1章详细列举生物质多相流光合产氢
领域的研究进展。第2章介绍生物质多相流光合产氢体系的
酶解预处理技术调控。第3章针对生物质多相流特点，研究
光生化反应器结构的优化及其光合产氢过程调控。第4章研
究生物质多相流光合产氢体系内部的热物理特性。第5章构
建生物质多相流光合产氢体系的传热模型。第6章对生物质
多相流光合产氢体系的温度场进行数值模拟和验证分析。全
书内容由河南农业大学张志萍教授（美国路易斯安那州立大
学访问学者）撰写。张全国教授和李连豪博士完成全书统稿
。农业农村部可再生能源新材料与装备重点实验室的博士研
究生李亚猛、张甜、张洋、朱胜楠和硕士研究生张浩睿、范
小妮、焦映钢等也为本书的完成付出了辛勤的劳动。
本书是作者及其团队多年对生物质多相流光合产氢过
程研究的成果总结，希望能为可再生能源领域的研究工作者
或学生提供理论和技术上的帮助。由于作者水平有限，书中
难免存在不足和疏漏，敬请广大读者批评指正。
张志萍
2021年12月