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随着经济的飞速发展,能源需求量增大,可再生能源受到广泛关注。氢气作为清洁可再生能源之一,其研究成为了热点领域。传统的制氢技术成本较高,且在制氢过程中会对环境造成二次污染,而厌氧发酵制氢技术利用微生物代谢将有机物转化为氢气,对环境无污染,在获取清洁能源的同时有效消纳有机固废污染物,实现其处理的减量化、无害化、资源化。本文以剩余污泥与蓝藻中的典型藻类螺旋藻为研究对象,首先,选取预处理方式(热处理、酸处理、碱处理),预处理时间以及固液比设计三因素三水平正交实验,研究不同螺旋藻的预处理方式对还原糖产量的影响,优化得出最佳的螺旋藻预处理方式;其次,联合螺旋藻与剩余污泥进行厌氧发酵,通过分析产氢量、产氢率、发酵底物的液相末端产物以及微生物群落结构,探究不同混合比、不同初始pH以及不同发酵温度对联合发酵产氢的影响,优化联合发酵产氢条件,并为氢燃料电池提供燃料,研究氢燃料电池的产电特性。结果表明,不同的预处理方式均对以螺旋藻为原料的还原糖产量有一定的影响,其中碱处理效果最好,当预处理pH为11.0,预处理时间为24h,固液比为1:20时,还原糖产量最大,为2.34mg/L。联合剩余污泥与经碱预处理后的螺旋藻进行产氢实验,采用单因素实验法考察混合比、初始pH以及发酵温度对联合发酵的影响。结果表明,当混合比为1:4时,产氢量和产氢率分别为111.1mLH2、22.66mLH2/g·TS;当初始pH为8.0时,产氢量和产氢率分别为125mLH2、25.52 mLH2/g·TS;当发酵温度为40℃时,产氢量和产氢率分别为112.31m LH2、22.92 mLH2/g·TS。采用响应曲面法对发酵条件进行优化分析可得,三个因素对联合发酵产氢效果的影响程度为混合比>初始pH>发酵温度。发酵液相末端产物以乙酸和丁酸为主,丁酸与乙酸的比值越大,产氢效率越高。将厌氧发酵制得的氢气用于发电模块进行发电,测得最大电压值为1.1107V,当外接电阻为710Ω,电池两侧电压为0.866V,此时,电池的功率密度最大,为0.375mW,功率密度为599.76m W/m2。