氢气是一种高效、洁净的能源.随着经济和社会的发展,对氢气的需求量也越来越大,必须开发廉价、高效的制氢技术.与传统的制氢方法相比,生物法制氢不仅可以在常温常压下进行,而且可以利用工农业生产中产生的大量废水、废渣等废弃物,把废水或废渣的处理和清洁能源的生产结合起来.因此,生物制氢法不仅环境友好,而且具有广阔的应用前景.该论文通过全面的实验研究和深入的理论分析,对生物制氢的动力学、热力学、微生物学、生物化学和工艺学进行了系统的研究.论文首先研究了生物产氢的工艺学.论文研究了厌氧产氢的动力学过程.论文研究了厌氧发酵产氢的热力学过程.论文还研究了生物制氢的微生物学.论文研究了上流式厌氧反应器和CSTR型反应器从接种到驯化培养的全过程.最后,论文系统地阐述了产氢细菌在厌氧条件下进行丁酸型发酵、丙酸型发酵、混合酸发酵、乙醇型发酵、丁醇-丙酮型发酵和丁二醇型发酵的过程;结合本产氢反应器产物的组成和分布特点以及产氢细菌的形态分析,可以推断在该研究的生物制氢反应器内的主要发酵类型是丁酸型发酵,而进行该类型发酵的细菌是梭状芽孢杆菌;对产氢过程中NAD<+>/NADH平衡的分析表明,剩余的NADH的量与反应器内主要液相产物乙酸、丁酸、丙酸的量有密切的关系;增加发酵产物乙酸、丁酸的浓度或减少丙酸的浓度就可以增加发酵过程中剩余NADH的量,从而提高细菌的产氢能力.