随着天然气能源需求的日益增多以及作为不可再生能源的天然气储量逐渐减少,沼气作为环境友好型能源渐渐出现在人们的视线中,并且受到了人们的广泛重视。但是,由于传统沼气中含有较高浓度的二氧化碳导致其热值大幅度降低而被限制了使用。因此,如何有效、快速生产出具有高纯度甲烷含量的生物沼气目前成为各国学者和实验室的研究重点之一。H₂/CO₂生物甲烷化过程不同于传统意义上对沼气进行物理化学、原位或者异位提纯以减少沼气中二氧化碳的含量,而是对沼液中的氢营养型产甲烷菌进行富集,在中温或高温条件的厌氧环境下以氢气和二氧化碳作为原料,经过食氢产甲烷菌的代谢将两者转化成为生物甲烷的途径。主要研究内容及结论如下:（1）在批式实验中,当摇床的操作条件是温度为37℃、搅拌强度为200 rpm时,结果显示当H₂/CO₂在3.5⁴.5之间时,其值越高越有利于反应的启动。氢气在实验过程中被完全消耗,该过程需要一定时间的适应期才能启动;（2）以实验室现有CSTR装置为主体,经过改造安装连续进气装置,开展37℃下H₂/CO₂生物甲烷化短期实验,进气比保持H₂:CO₂=4:1,通过改变进气量和搅拌强度测量反应过程中的沼气成分、单酸含量变化以及微生物群落结构变化,对此过程中发生的现象和变化有一定了解并对结果进行分析进而充分认识H₂/CO₂生物甲烷化进程。实验结果显示,CSTR装置能够有效进行H₂/CO₂生物甲烷化进程,稳定阶段氢气进气量达到了3.3 L/L_沼液/d,沼气成分含量分别为1.18±0.48%（H₂）、88.92±0.17%（CH₄）和9.98±0.60%（CO₂）。该过程中没有出现显著的酸碱抑制,pH范围为7.74±0.07⁸.19±0.08。最终沼气中一直含有10%左右的CO₂。（3）利用更加严谨的新型套装CSTR生物反应设备对H₂/CO₂生物甲烷化体系进行长期实验并进行研究,期间通过改变进气量、进气比和搅拌强度等操作参数,富集出氢营养型产甲烷发酵体系,并改变所产沼气成分以达到高甲烷纯度的生物沼气。期间通过改变H₂/CO₂进气比调节pH,整个实验过程中未添加额外营养物质或者营养液。在长期实验稳定阶段I时,当V_氢气=1.48 L/L_沼液/d、H₂/CO₂=3.6、搅拌强度为250 rpm时得到甲烷浓度为95.79±1.11%的生物甲烷,此时的氢气利用率为99.46±0.26%;在稳定阶段II时,当V_氢气=1.03 L/L_沼液/d、H₂/CO₂=2.5、搅拌强度为200 rpm时得到甲烷浓度为97.94±2.33%的生物甲烷。该实验证实了H₂/CO₂生物甲烷化体系的pH可以通过调节H₂/CO₂进行调节。当进气负荷超过体系承载负荷之后,产气会受到严重影响,经过操作条件的改变,能够有效恢复至稳定状态。长期实验中没有发生因氢气的气液传质限制而引起的抑制现象,并且,该反应体系形成自封闭营养体系,微生物残体通过其他的微生物代谢能够维持体系的元素营养循环,不需要加入额外的营养物质。微生物结果显示,由于代谢底物的改变,H₂/CO₂生物甲烷化体系中的细菌菌群的数量、结构和多样性发生过了较大的改变,古菌菌群的中甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）丰富度下降,仅以H₂/CO₂为代谢底物的甲烷袋状菌属（Methanoculleus）丰富度逐渐上升并最终成为体系的优势菌属。