生物质能作为国际公认的零碳可再生能源 ，具有绿色、低碳、清洁等特点。全球拥有富厚的生物质资源 ，在绿氢绿碳生产、生物基新质料开发、碳减排生意等方面潜力重大。厌氧消化(AD)是生物质的主要转化手艺 ，其使用微生物将有机质转化为生物气（CO2和CH4）。但AD仍然保存效率低、反应历程不稳固等弱点 ，通过添加碳质料能有用解决这些问题。凯时（北京）电氢化工团队李叶青组一直致力于生物质高效厌氧消化及生物气高值化（绿氢、绿色甲烷、绿醇等）研究 ，近年来在碳质料（生物炭、碳量子点等）增进厌氧消化偏向取得了系列希望。
2018年 ，我们研究发明餐厨水热炭（生物炭的一种）能增进厌氧消化(Bioresource Technology, 2018, 267, 9-16) ，进一步发明水热炭和乙炔黑能增进醋渣厌氧消化产甲烷(Waste and Biomass Valorization, 2020, 11, 3315-3325)；2022年 ，我们展现了生物炭（水热炭、热解炭）增进厌氧消化机制 ，发明生物炭外貌芳香官能团及多疏散特征是主要影响因素(Bioresource Technology, 344, 126353) ，进一步通过相关性剖析、主因素剖析和机械学习发明生物炭的给电子能力(EDC)和电导率(EC)是影响厌氧消化累积产甲烷量的主要因素(Journal of Cleaner Production, 2022, 362, 132296) ，并周全叙述了温度对厌氧消化微生物生态系统影响(Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2022, 160, 112261)；2021年 ，我们首次发明碳量子点(CQD)能够通过增进电子转达而提高厌氧消化产甲烷效率(Journal of Hazardous Materials, 2021, 410, 124886)。
克日 ，我们研究发明差别泉源腐植酸(HA)对厌氧消化爆发差别水平抑制。只管HA可以作为AD系统中的电子穿梭体 ，增进大分子底物降解为小分子 ，但也会与产甲烷菌竞争电子。别的 ，研究批注 ，HA的活性官能团（羧酸、酚和醌官能团）能够与微生物要害酶的活性位点连系 ，使酶失活从而抑制转化效率。研究批注 ，具有更多羧基的HA在抑制AD方面体现出更大的潜力。该项研究为HA对AD的作用机制提供了有价值的看法 ，并为未来缓解HA抑制提高AD效率的研究提供了指导。相关效果以“From feedstock to digestion: Unraveling the impact of humic acid composition on anaerobic digestion”为题 ，于2023年10月在国际着名学术期刊Science of The Total Environment上揭晓。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.166495
基于关于碳量子点(CQD)和腐植酸(HA)的熟悉 ，本团队提出使用碳量子点屏障腐植酸并增进厌氧消化 ，研究效果剖析了CQD与HA之间的相互作用机制 ，为原位缓解HA抑制提供了一种新的要领 ，指导其在生物能源生产中的应用。相关效果以“Carbon quantum dots in-situ relieve humic acids inhibition on methanogens while significantly increasing the abundance of Methanosarcinaceae”为题 ，于2023年7月在国际着名学术期刊Journal of Cleaner Production上揭晓。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.138258
通过对碳量子点(CQD)光电特征的深入相识 ，我们探讨使用N掺杂碳量子点(NCQD)在光照情形下提高厌氧消化系统甲烷产量。研究通过构建以可见光LED灯为光源的光厌氧消化系统 ，并首次探索了NCQD对该系统的作用效果与机理。相关效果以“N-doped carbon quantum dots enhance anaerobic digestion under light condition: The performances and potential mechanisms”为题 ，于2023年9月在国际着名学术期刊Chemical Engineering Journal上揭晓。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146359
凯时（北京）电氢化工科研团队建设于2007年 ，依托重质油国家重点实验室、生物燃气高值使用北京市重点实验室、生物能源北京高等学校工程研究中心、生物自然气北京市国际科技相助基地、碳中和联合研究院、垦利绿碳立异研究院、濮阳联合研究院等国家级和省部级科研立异平台开展科学研究和人才作育。团队由徐春明院士领衔、周红军教授为学术带动 ，使用氢与绿电使钢铁、炼化及合成氨等工业脱碳研究优势突出 ，主要在新能源、新质料、绿碳与环保、光催化、电化工等领域开展低碳手艺开发。
