生物质梯级利用产氢MFC系统中功能微生物主导的电子/质子产生与传递特征解析

电辅助MFC产氢工艺是突破微生物发酵"障碍"实现生物质梯级利用产氢的全新尝试。认识和发现该系统中微生物产生与传递电子/质子的规律性，是从源头上揭示MFC产氢本质、实现规模化产氢的突破口。本课题借助宏基因组学等多种手段，解析MFC产氢系统稳定高产氢条件下阳极生物膜和悬浮液微生物群落贡献电子和质子微生物的功能类型、分布特征和功能排序，描述不同功能类型微生物的胞内电子传递特征。同时，利用模式菌株在阳极室构建"电子传导模拟体系"和"模式微生物群落"，探明电子/质子从呼吸链传递到阳极或质子交换膜过程中，不同功能类型微生物之间的细胞通信机制及协作行为。在此基础上，通过数学模型阐释阳极室复杂微生物体系中电子/质子产生与传递规律。本课题研究思路和方法具有创新性，很有可能揭示出新的生物产氢理论，为实现MFC产氢工艺与发酵产氢工艺的合理匹配，趋近最大生物产氢能力提供重要的理论与技术基础。