微藻类光生物能源利用中的能质转化及调控机制研究

基本信息
批准号:51576053
项目类别:面上项目
资助金额:70.00
负责人:阮立明
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:齐宏,贺振宗,牛春洋,乔要宾,任亚涛,孙双成
关键词:
能质转化光辐射传输微藻生物能源光谱辐射特性光生物反应器
结项摘要

Based on the background of the utilization of microalgae photosynthetic microorganisms energy and mass transition, the spectral radiative properties and transfer mechanism of the algae particles and clusters are studied. The interaction between the radiative field and flow field is analyzed to provide basic physical and theoretical support for the optimal design of the efficient photobioreactor with low energy consumption. The specific contents are as follows: (1) carrying out the theoretical model of spectral radiative properties of algaes, setting up the experimental platform to measure the spectral radiative properties of algaes, and building up the corresponding database of the typical algaes; (2) constructing the accurate multi-dimensional radiative transfer model in the photobioreactor and developing the efficient and accurate numerical algorithm for solving the radiative transfer in different types of photobioreactors; (3) carrying out the analysis of the radiative transfer process coupled with the growth kinetic, the light radiation field and the flow field, investigating the quantitative relationship between the biomass production rate and the incident radiation, analyzing the main factors and the key regulatory factors involving the light energy conversion efficiency, revealing the energy and mass transfer mechanism and regulation mechanism of algae energy. This project involves cross researches of spectral radiative transfer, optics, spectroscopy, biology, computational physics, electromagnetism, materials science and other disciplines, and it is one of the key technologies in biomass energy conversion and utilization.

以微藻类光合微生物能质转化与利用为背景,考察光生物质反应器内微藻颗粒及团簇的光谱辐射特性与传输机理,开展光辐射场与流场耦合作用分析,为优化设计开发高效低能耗光生物反应器提供基础物性和理论支撑。具体内容包括:(1) 开展微藻胞体弥散系光谱辐射特性理论建模,搭建微藻光谱辐射特性测试实验平台,建立典型藻类光谱辐射特性数据库;(2) 构建精确模拟光生物反应器内微藻介质的多维光传输模型,发展适用于求解各种类型光反应器光传输的高效精确数值算法;(3) 开展光辐射场与流场耦合作用下微藻颗粒光传输和生长动力过程耦合效应分析,探讨生物质生成率与入射辐射能量之间的定量关系,分析微藻能源光转换效率的主要影响因素及关键调控因子,揭示藻类能源能质转化机制及其调控机理。本研究涉及光辐射传输、光学、光谱学、生物学、计算物理、电磁学、材料科学等多个学科的交叉,是生物质能转化与利用关键技术之一。

项目摘要

以微藻类光合微生物能质转化与利用为背景,考察了光生物质反应器内微藻颗粒及团簇的光谱辐射特性与传输机理,开展光辐射场与流场耦合作用分析,为优化设计开发高效低能耗光生物反应器提供基础物性和理论支撑。具体内容包括:(1)开展了微藻胞体弥散系光谱辐射特性理论建模,搭建了微藻光谱辐射特性测试实验平台,建立了典型藻类光谱辐射特性数据库;(2)构建了精确模拟光生物反应器内微藻介质的多维光传输模型,发展了适用于求解各种类型光反应器光传输的高效精确数值算法;(3)开展了光辐射场与流场耦合作用下微藻颗粒光传输和生长动力过程耦合效应分析,探讨了生物质生成率与入射辐射能量之间的定量关系,分析了微藻能源光转换效率的主要影响因素及关键调控因子,揭示了藻类能源能质转化机制及其调控机理。本研究涉及光辐射传输、光学、光谱学、生物学、计算物理、电磁学、材料科学等多个学科的交叉,是生物质能转化与利用关键技术之一。主要成果包括发表刊物论文54篇(其中国际刊物51篇)、国际会议论文4篇,其中,SCI检索51篇,EI收录4篇,申报发明专利4项。培养博士后1人(在站),博士研究生4人(已毕业)、硕士研究生6人(已毕业)。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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