张全国，河南农业大学二级教授，博导，十一届全国政协委员，民革中央委员，农业部可再生能源新材料与装备重点实验室主任。一直致力于我国从事可再生能源与农业工程领域的教学和科研工作。十一、十二届全国政协委员、十二届全国政协教科文卫体委员会委员、民革中央委员等职。兼任教育部农业工程类专业教学指导委员会副主任、农业部第九届科学技术委员会委员、中国农业工程学会副理事长、中国高等教育学会工程热物理专业委员会副理事长、中国沼气学会副理事长、河南省可再生能源学会理事长、农业部可再生能源新材料与装备重点实验室主任、《热科学与技术(高等学校工程热物理学报)》编委副主任、《International Journal of Agricultural and Biological Engineering (IJABE)》等杂志编委等职。

作为“首批国家教育部youxiu骨干教师”,近年内曾主持承担3项国家“863计划”项目、5项国家自然科学基金项目、1项国家公益性行业(农业)科研专项、2项国家博士点基金项目、1项国家跨越计划项目、1项国家农业科技成果转化基金等。1994年获得河南省青年科技奖和河南省youxiu教师奖励基金奖，1996年获得河南省跨世纪学术和技术带头人和郑州十大杰出青年，1998年获得第三届中国青年科技创业奖，2000年获得民革全国先进个人，2002年获得河南省省管专家，2011年获中国专利奖，2013年获国家科技进步二等奖，2014年获国家教学成果二等奖等多项奖励，15项成果获省部级以上科技进步奖。发表论文100余篇，授权专利19项。

本书在总结农业废弃物资源特点及其光生化制氢过程研究进展的基础上，系统介绍了农业废弃物能源转化过程中的预处理技术及光生化制氢工艺过程，阐述了光生化制氢热效应理论的内涵，并对热效应在光生化制氢过程调控和光生化反应器研制等领域的应用进行了介绍。本书从理论上和技术上解答了农业废弃物光生化制氢过程中的热量累积和传递规律，提出了光生化制氢过程中的热效应理论，具有较强的原创性、引领性和学术性。 

本书可供可再生能源领域相关研究人员和工程技术人员，以及高等院校的有关专业的本科生、研究生参考。

第1章绪论001
1．1光生化制氢的定义与发展历史001
1．2农业废弃物资源特点及利用模式006
1．2．1农业废弃物资源特点006
1．2．2农业废弃物资源利用模式007
1．3光生化制氢过程中的热量分布传输特性008
1．3．1光生化制氢过程的传热特性008
1．3．2光生化反应器的热量传输特性009
1．4农业废弃物光生化制氢过程的工程热物理问题010
1．4．1工程热物理问题研究的必要性010
1．4．2光生化制氢过程热效应理论的提出011
参考文献011

第2章农业废弃物能源转化预处理016
2．1农业废弃物理化性质016
2．1．1秸秆类农业废弃物物理特性016
2．1．2秸秆类农业废弃物化学特性018
2．2农业废弃物微观结构与生化转化途径020
2．2．1粒径020
2．2．2比表面积020
2．2．3松装密度变化021
2．2．4SEM微观形貌022
2．2．5官能团023
2．2．6结晶度025
2．2．7聚合度027
2．2．8抽提物028
2．3农业废弃物超微化粉碎预处理技术029
2．3．1农业废弃物超微预处理工艺单因素评价030
2．3．2农业废弃物超微预处理工艺过程优化033
2．4农业废弃物同步及异步酶解预处理技术034
2．4．1不同球磨时间高粱秸秆的酶解反应速率变化034
2．4．2不同球磨时间高粱秸秆粉体的酶解动力学参数037
2．4．3酶解糖化过程中的单因素分析039
2．4．4酶解糖化过程的响应面工艺优化043
2．4．5纤维素酶回收利用技术研究048
参考文献052

第3章农业废弃物光生化制氢工艺过程053
3．1产氢基质对光生化制氢过程的影响053
3．1．1秸秆类农业废弃物光生化制氢过程的影响因素053
3．1．2能源草光生化制氢过程的变化与比较060
3．1．3瓜果类农业废弃物光生化制氢过程的影响因素064
3．1．4落叶类废弃物光生化制氢过程的影响因素072
3．2光源特性对光生化制氢过程的影响080
3．2．1光合产氢混合菌群生长光谱耦合特性081
3．2．2光合产氢混合菌群代谢产氢光谱耦合特性082
3．3金属离子添加物对光生化制氢过程的影响093
3．3．1铁离子添加物对光生化制氢过程的影响094
3．3．2镍离子添加物对光生化制氢过程的影响096
3．3．3锌离子添加物对光生化制氢过程的影响098
3．3．4光生化制氢过程金属离子添加工艺技术优化100
3．4无机盐添加物对光生化制氢过程的影响100
3．4．1磷酸盐添加物对光生化制氢过程的影响100
3．4．2碳酸盐添加物对光生化制氢的影响112
3．5氨基酸类添加物对光生化制氢过程的影响124
3．5．1氨基酸类添加物对产氢量的影响125
3．5．2氨基酸类添加物对产氢速率的影响127
3．5．3氨基酸类添加物对光生化制氢液相末端产物的影响129
3．5．4氨基酸类添加物对光生化制氢能量转化效率的影响131
参考文献132

第4章光生化制氢过程热效应的特性与影响因素139
4．1光生化制氢过程的热量传输特性分析139
4．2光生化制氢过程热效应理论140
4．2．1光生化制氢过程热效应研究现状140
4．2．2光生化制氢过程产氢微生物的生长动力学特性141
4．2．3光生化制氢过程产氢微生物的热动力学特性142
4．3光生化制氢系统热效应的影响因素148
4．3．1初始温度对光生化制氢系统热效应的影响148
4．3．2光照强度对光生化制氢系统热效应的影响150
4．3．3接种量对光生化制氢系统热效应的影响151
4．3．4碳源对光生化制氢系统热效应的影响153
4．3．5底物浓度对光生化制氢系统热效应的影响154
4．3．6底物接入时间对光生化制氢系统热效应的影响156
4．3．7NH+4浓度对光生化制氢系统热效应的影响157
4．4热效应理论与光生化制氢过程的耦合特性159
4．4．1光生化制氢热效应对光合细菌产氢能力的影响159
4．4．2光生化制氢热效应对光合细菌酶活性的影响175
4．4．3光生化制氢热效应对光合细菌生长代谢能力的影响180
参考文献185

第5章基于热效应的光生化制氢过程调控原理188
5．1光生化制氢过程的热质传递特性188
5．1．1光生化制氢过程的传热特性188
5．1．2光生化制氢过程的传质特性190
5．2基于热效应的光生化制氢体系多相流动特性193
5．2．1农业废弃物光生化制氢多相流体系固相沉降性能196
5．2．2农业废弃物光生化制氢体系多相流动特性198
5．2．3农业废弃物光生化制氢体系速度分布规律201
5．2．4农业废弃物光生化制氢多相流体系产氢能力203
5．2．5农业废弃物光生化制氢体系速度场数值模拟209
5．2．6农业废弃物光生化制氢多相流体系浓度场数值模拟220
5．3基于热效应的光生化制氢系统温度场分布规律及其调控223
5．3．1光生化制氢系统温度场分布规律224
5．3．2光生化制氢系统温度场分布调控技术226
5．3．3光生化制氢系统温度场特性236
5．3．4光生化制氢系统温度场数值模拟238
参考文献249

第6章热效应理论在光生化反应器设计中的应用251
6．1基于热效应理论的环流罐式光生化制氢反应器设计251
6．1．1环流罐式反应器内部热能传输过程研究251
6．1．2环流罐式反应器光生化制氢过程中的产热速率254
6．2基于热效应理论的连续式光生化制氢反应器设计260
6．2．1连续式光生化反应器启动阶段温度变化规律263
6．2．2连续式光生化反应器产氢过程温度变化规律281
6．3基于热效应理论的折流板式光生化制氢反应器设计290
6．3．1折流板式光生化反应器内的温度场模拟290
6．3．2折流板式光生化反应器内的光热传递特性295
6．3．3折流板式光生化制氢过程中的分析298
参考文献314