图 中试规模暗-光联合生物制氢系统和全生命周期评价
在国家自然科学基金项目（批准号：52076068、52206244、52276183、52106240）等资助下，河南农业大学张全国教授团队在生物制氢研究领域取得进展，研究成果以“迈向可持续生物氢生产：中试规模的生物制氢系统及其商业可行性评价（Biological fermentation pilot-scale systems and evaluation for commercial viability towards sustainable biohydrogen production）”为题，于2024年5月28日在线发表于《自然•通讯》（Nature Communications）杂志上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-48790-4。
氢能使用过程环境友好，且无碳排放，被认为是21世纪的理想能源。生物制氢作为一种重要的绿氢制备技术，目前得到了世人广泛关注，其中光发酵生物制氢、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利用废弃生物质资源生产绿氢，其过程属于复杂的温敏性生化反应，暗-光联合生物制氢的光热质传递理论及其调控机制尚需明晰，且由于缺乏中试规模的实验运行数据和可持续性分析，其商业化推广应用受到制约，如何实现在中试规模下的稳定运行，具有很大的挑战。
张全国教授团队在该研究中将工程热物理理论及其分析方法运用于生物氢的生化反应制备过程，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，设计构建了中试规模农业废弃物暗-光联合生物制氢系统，实现了连续稳定运行。该研究通过对生物制氢运行数据的收集整理，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，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。