基于火用效率的玉米秸秆厌氧发酵单产和联产氢烷性能分析

玉米秸秆厌氧发酵产氢、产甲烷,联产氢烷是秸秆能源化利用的3种重要的生化转化模式。为了筛选出玉米秸秆高效的生化转化模式,在玉米秸秆基质浓度分别为20,30,40,50,60 g/L的条件下进行了光发酵产氢、厌氧发酵产甲烷和光发酵产氢-厌氧发酵产甲烷两阶段联产氢烷的试验,从热力学火用效率和生态火用效率的角度对玉米秸秆单产或联产氢气和甲烷的性能进行了分析和评价。研究结果表明,光发酵产氢时,底物浓度为40 g/L的累积产氢量和累积收益火用最大,分别为323.67 mL和3.41 kJ,最大热力学火用效率为1.58%。厌氧发酵产甲烷时,底物浓度为60 g/L的累积产甲烷量和累积收益火用最大,分别为1 546.46 mL和57.38 kJ,最大热力学火用效率为31.01%。氢烷联产时,底物浓度为60 g/L的氢气和甲烷联产的累积产甲烷量和累积收益火用最大,分别为1 554..83 mL和60.83 kJ,最大热力学火用效率为22.20%。3种模式相比,玉米秸秆厌氧发酵单产甲烷转化具有最高的火用效率,且热力学火用效率和生态火用效率的评价结果是一致的。