随着化石能源的枯竭和生态环境的恶化,寻求可替代化石能源的清洁可再生能源成为人们研究的热点。能源草的能源化利用是近年来生物质能源领域的研究热点。本文选用王草、象草、柳枝稷、紫花苜蓿这四种常见的能源草为原料,分别对其光合生物制氢特性进行了实验研究。首先将能源草原料利用纤维素酶酶解预处理,并利用其纤维素酶酶解液作为产氢底物,以四种能源草酶酶解的累积产氢量和产氢速率为考察指标,对比了不同类型能源草的产氢能力,并利用修正的Gompertz方程对产氢过程进行回归分析,验证了能源草作为光合制氢原料的技术可行性。利用其中产氢效果较好的紫花苜蓿为底物,以对产氢影响较为显著的温度、光照强度、以及初始p H三种因素设计了三因素三水平正交实验组,对实验结果进行直观分析与方差分析,以获取最佳产氢工艺条件。实验结果表明,(1)通过对王草、象草、柳枝稷和紫花苜蓿等四种能源草的主要成分的测定,王草、象草、柳枝稷和紫花苜蓿的纤维素+半纤维素含量分别为56.19%、54.14%、61.11%和57.13%,这4种能源草的主要成分与常用的光合产氢原料如小麦、玉米、水稻等农作物秸秆的主要成分相差不大,说明这4种能源草均具有较好的能源转化的物质基础。(2)在底物浓度为10g/L,酶负荷为100mg/g能源草,酶解温度为50°C,酶解时间48h时,王草的还原糖浓度为5.14mg/m L,象草为4.04mg/m L,柳枝稷为2.27mg/m L,紫花苜蓿为5.34mg/m L。可见王草和紫花苜蓿这两种能源草经过纤维素酶处理过后的还原糖产量比其他两种的要高一些,其中紫花苜蓿的略高,但是跟王草的相差不大,而象草的还原糖产量比这两种稍低,柳枝稷的还原糖产量最低。(3)当产氢工艺条件为光合细菌接种量30%、温度30°C、光照度2000lux、发酵时间120h时,紫花苜蓿产氢性能最好,王草次之,而象草和柳枝稷的产氢性能较差。王草、象草、柳枝稷和紫花苜蓿的累积产氢量分别为75.3m L、27.2m L、26.1m L、81.6m L,最大产氢速率分别为7.8m L/(h·L),3.5m L/(h·L),4.3m L/(h·L),14.75m L/(h·L)。(4)在所选水平范围内,各因素对能源草产氢的影响主次顺序为温度→光照强度→初始p H值,由方差分析可知,温度和光照强度对能源草光合产氢性能影响为显著,初始p H值为不显著,由各因素水平值的均值可见,能源草光合生物制氢的最佳工艺水平为30°C,p H=7,光照强度为3000lx。(5)利用王草、紫花苜蓿等能源草为原料来进行光合制氢是可行的,将能源草这种绿色生物质资源同光合生物制氢技术结合起来,既能改善生态环境,又能产生清洁的氢能源,具有显著的社会、环境和经济效益。