《微生物能源转化原理及应用》分为基础篇和应用篇。前五章为基础篇，深入解析微生物能源转化方式及转化过程中的多相流动、能质传递，并阐述微生物反应器内的多相能质传输与转化特性。后五章为应用篇，重点介绍微生物在固碳、生物燃料制取与污水处理以及电化学转化方面的应用与未来发展趋势。本书以微生物在能质循环中的核心作用为主线，系统构建了多学科交叉的理论体系与实践框架，填补了现有教材在工程热物理与微生物能源转化融合领域的空白。
本书可作为高等院校新能源、生物化工、储能等相关专业的教材，也可供相关专业科研及工程技术人员参考。

基础篇
第一章微生物能源概论2
1.1能源微生物的种类3
1.1.1产液体燃料微生物3
1.1.2产气体燃料微生物5
1.1.3电活性微生物6
1.2微生物能源的发展现状及展望8
1.2.1世界微生物能源产业发展现状8
1.2.2中国微生物能源产业发展现状8
1.2.3中国微生物能源发展展望9
思考题9
参考文献9

第二章微生物能源转化方式及培养模式11
2.1微生物能源转化方式11
2.1.1光合微生物能源转化方式12
2.1.2非光合微生物能源转化方式13
2.1.3半人工光合转化15
2.2微生物培养模式16
2.2.1悬浮式培养17
2.2.2生物膜式培养19
2.2.3微生物生长关键影响因素21
2.3微生物生长特性预测22
2.3.1微生物生长动力学22
2.3.2微生物生长数值模拟23
思考题25
参考文献25

第三章微生物能源转化过程中的多相流动27
3.1悬浮式反应器内的多相流动27
3.1.1悬浮式反应器的基本原理和主要类型28
3.1.2悬浮式反应器内多相流动的基本理论29
3.1.3悬浮式反应器内流动特征及其影响因素30
3.1.4多相流动对悬浮式反应器性能的影响31
3.2生物膜式反应器内的多相流动33
3.2.1生物膜式反应器的基本原理和主要类型34
3.2.2生物膜式反应器内的流动特征及其影响因素35
3.2.3多相流动对生物膜式反应器性能的影响38
3.3固定化细胞颗粒填充床反应器内的多相流动39
3.3.1固定化细胞颗粒填充床反应器的基本原理39
3.3.2固定化细胞颗粒填充床反应器内的流动特征及其影响因素41
3.3.3多相流动对固定化细胞颗粒填充床反应器性能的影响41
3.4微生物膜悬浮颗粒流化床反应器内的多相流动42
3.4.1微生物膜悬浮颗粒流化床反应器的基本原理42
3.4.2微生物膜悬浮颗粒流化床反应器内的流动特征及其影响因素43
3.4.3多相流动对微生物膜悬浮颗粒流化床反应器性能的影响44
3.5本章小结44
思考题45
参考文献46

第四章微生物能源转化过程中的能量传递48
4.1光合生物反应器内的光传输与衰减48
4.1.1光与光合生物细胞的相互作用50
4.1.2光生物反应器内的光传输与衰减53
4.2微生物能源转化过程中的能量转移与电子传递56
4.2.1光合系统内的电子传递56
4.2.2微生物的种间电子传递61
4.2.3微生物电化学转化中的电子传递64
思考题65
参考文献66

第五章微生物反应器内多相能质传输及转化特性67
5.1微藻光生物反应器内的能质传输及转化67
5.1.1光合作用驱动的光能传输及转化68
5.1.2气相CO2的传输及转化71
5.1.3无机营养盐的传输及转化74
5.1.4能质传输及转化的协同作用76
5.2光发酵制氢反应器内的能质传输及转化76
5.2.1光发酵过程中的光能传输及转化77
5.2.2有机底物的传输及转化77
思考题79
参考文献80


应用篇
第六章微藻光合固定烟气二氧化碳及能源利用技术82
6.1烟气氛围对微藻固碳的挑战82
6.1.1高浓度CO2的影响82
6.1.2酸性气体SOx的影响83
6.1.3重金属及其他因素的影响85
6.2高效固碳藻种的选育86
6.2.1自然筛选86
6.2.2诱变育种87
6.2.3驯化育种88
6.2.4代谢和基因工程89
6.3烟气碳传输强化89
6.3.1强化气泡停留时间90
6.3.2强化气液混合91
6.3.3优化曝气方式92
6.4优化培养条件94
6.4.1调控培养环境酸碱度94
6.4.2优化光照条件95
6.4.3调控营养供应95
6.4.4优化微藻培养工艺流程97
思考题98
参考文献98

第七章固碳微藻生物质分离及液态生物燃料制取100
7.1微藻生物质分离与采收101
7.1.1微藻采收101
7.1.2微藻脱水111
7.2微藻油脂提取113
7.2.1微藻破壁技术113
7.2.2油脂提取117
7.3微藻生物质液态生物燃料转化119
7.3.1酯交换119
7.3.2热化学转化过程122
7.4微藻固碳及能源化的工程应用前景及展望122
7.4.1生物燃料生产成本122
7.4.2微藻生物质能源前景与展望125
思考题126
参考文献127

第八章微生物厌氧发酵产氢烷气技术128
8.1厌氧发酵底物来源128
8.1.1有机废水128
8.1.2固体废弃物129
8.2原料的预处理131
8.2.1物理方法预处理131
8.2.2化学方法预处理133
8.2.3物理化学方法预处理134
8.2.4生物方法预处理136
8.2.5联合预处理137
8.3暗发酵产甲烷137
8.3.1暗发酵产甲烷影响因素137
8.3.2暗发酵产甲烷电子传递路径140
8.4光发酵制氢142
8.4.1光发酵制氢影响因素143
8.4.2光发酵产氢反应器145
8.4.3光发酵产氢研究展望146
8.5光-暗耦合多级发酵产氢烷应用与展望147
8.5.1暗-光耦合发酵产氢主要影响因素147
8.5.2暗-暗耦合发酵产氢烷研究进展149
8.5.3多级耦合发酵产氢烷前景及展望151
思考题152
参考文献152

第九章光合细菌生物膜光发酵制氢技术155
9.1光合细菌生物膜的形成及发展155
9.1.1光合细菌的运动及其生物膜成膜过程影响因素155
9.1.2光合细菌生物膜的支撑载体与反应器157
9.2基于光纤技术的生物膜在线测量及调控159
9.3光合细菌生物膜在污水处理中的应用161
9.3.1光合细菌与微藻的相互作用关系162
9.3.2菌藻共生生物膜去除污染物的作用原理163
9.3.3菌藻共生生物膜污水处理反应器164
9.4本章小结166
思考题166
参考文献167

第十章微生物电化学转化技术168
10.1微生物燃料电池168
10.1.1微生物燃料电池的工作原理168
10.1.2微生物燃料电池的分类170
10.1.3微生物燃料电池的性能影响因素171
10.1.4微生物燃料电池的COD去除和电能回收174
10.2微生物电解池及电合成系统175
10.2.1工作原理175
10.2.2电极结构及材料176
10.2.3固碳产甲烷微生物电合成系统中的关键步骤及影响因素180
10.2.4阴极电位及外加偏压对微生物阴极电子传递特性的影响181
10.3微生物电化学转化技术应用182
10.3.1微生物燃料电池应用183
10.3.2微生物电解池及电合成系统应用184
思考题185
参考文献185