玉米秸秆厌氧发酵生物制氢的实验研究的开题报告

玉米秸秆厌氧发酵生物制氢的实验研究的开题报告
一、选题背景与意义
随着人类经济发展和人口增长，能源需求与日俱增，传统化石能源
已经难以满足人民日益增长的需求。

同时，由于化石能源的消耗和排放，环境污染问题也日益加重。

因此，不断寻找并发展环保、清洁的替代能
源已经成为世界各国亟待解决的问题。

生物质能是最为广泛利用和发展的一类新型能源，具有可再生资源、低污染、富余产出和多品种利用等优势。

生物质能的利用涵盖了固体、
液态和气态三个领域，其中气体生产技术也成为新型生物质能源开发的
热点之一。

生物制氢技术是通过微生物代谢过程产生氢气的一种环保可持续的
生产技术，其与化石能源相比，具有能源利用高效、地球生物循环、温
室气体减排和资源利用综合等显著优势。

目前，国外已经开始了相关研
究和应用，并在生物质热解气化和光合成微生物制氢领域取得了重要进展。

而国内对此的研究和发展还比较缓慢，在生物制氢的新型能源领域
方面具有很大的发展前景和空间。

因此，本研究选取玉米秸秆作为原料，通过厌氧发酵技术制备生物
氢气，探究其生产效率、发酵过程中微生物的变化及影响因素等，并为
国内生物制氢技术的发展提供技术支持和理论依据。

二、研究内容及方法
研究内容：
（1）分离筛选产氢微生物。

通过分离培养玉米秸秆样品中的微生物，筛选出高效率的产氢菌株；
（2）优化厌氧发酵条件。

采用单因素法和正交实验设计优化玉米秸秆厌氧发酵生物制氢的条件，以提高氢气产率和微生物生长速率；
（3）研究厌氧发酵过程中微生物的变化。

通过分析玉米秸秆厌氧发酵过程中的微生物组成、代谢产物等特点，探究发酵过程中微生物的变化规律；
（4）分析影响玉米秸秆厌氧发酵生物制氢的主要因素。

研究玉米秸秆厌氧发酵生物制氢的主要影响因素，以进一步提高氢气产率和微生物生长速率。

研究方法：
（1）分离培养产氢微生物，筛选高效菌株；
（2）采用单因素法和正交实验设计优化厌氧发酵条件；
（3）采用分子生物学技术分析微生物群落结构及其变化规律；
（4）采用气相色谱法分析厌氧发酵后产生的代谢产物。

三、预期研究结果
通过本研究，预计可以获得以下研究结果：
(1) 分离出高效率的产氢微生物，为厌氧发酵制氢提供菌种资源；
(2) 确定最优的厌氧发酵条件，提高玉米秸秆厌氧发酵生物制氢的氢气产量；
(3) 探究发酵过程中微生物的变化规律，为进一步优化菌种筛选和发酵条件提供依据；
(4) 分析影响玉米秸秆厌氧发酵生物制氢的主要因素，为生物制氢技术的研究和发展提供理论依据和实践经验。

四、可行性分析
本研究选用玉米秸秆作为原料，制备生物氢气的方法已有相关研究报道，具有一定的可行性。

本研究将采用分离培养、正交实验设计、分子生物学技术及气相色谱法等方法进行厌氧发酵生物制氢的研究，研究方法可行，技术路线清晰。

五、研究进度安排
本研究计划于2021年9月至2022年6月期间完成。

按照研究内容，任务进度安排如下：
（1）9月-10月：进行样品采集、分离培养产氢微生物；
（2）11月-12月：开始进行厌氧发酵条件的优化研究；
（3）1月-2月：采用分子生物学技术分析微生物群落结构及其变化规律；
（4）3月-4月：利用气相色谱法分析厌氧发酵后产生的代谢产物；
（5）5月-6月：完成实验数据处理、结果分析，撰写论文，并进行报告答辩。

六、预算及资金来源
本研究的主要费用包括实验耗材费、场地租赁费、论文发表费等，
预计总费用为10万元人民币。

研究资金来源为研究者本人的个人资金和学生科研基金。