单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生,物,物,制,制,氢,氢,过,过,程,程,的,的,运,运,用,用,、,、,前,前,景,景,和,和,发,发,展,展,方,方,向,向,学,生,生,：,：,冉,冉,春,春,秋,秋,导,师,师,：,：,张,张,卫,卫,研,研,究,究,员,员,海,洋,洋,产,产,品,品,与,与,工,工,程,程,研,研,究,究,组,组,SeminarI,提,纲,纲,制,氢,氢,方,方,法,法,的,的,简,简,介,介,生,物,物,制,制,氢,氢,方,方,法,法,的,的,介,介,绍,绍,生,物,物,制,制,氢,氢,技,技,术,术,的,的,运,运,用,用,、,、,前,前,景,景,生,物,物,制,制,氢,氢,技,技,术,术,的,的,发,发,展,展,方,方,向,向,一.,制,制,氢,氢,方,方,法,法,的,的,介,介,绍,绍,1.,基,基,于,于,化,化,石,石,燃,燃,料,料,的,的,方,方,法,法,天,然,然,气,气,的,的,蒸,蒸,气,气,重,重,整,整,；,；,天,燃,燃,气,气,的,的,热,热,裂,裂,解,解,；,；,石,油,油,碳,碳,氢,氢,化,化,合,合,物,物,重,重,组,组,分,分,的,的,部,部,分,分,氧,氧,化,化,；,；,煤,的,的,气,气,化,化,；,；,热,裂,裂,解,解,或,或,气,气,化,化,占,整,整,个,个,氢,氢,气,气,产,产,量,量,的,的90%,以,以,上,上,2.,基,基,于,于,以,以,水,水,为,为,原,原,料,料,的,的,方,方,法,法,电,解,解,；,；,光,解,解,；,；,热,化,化,学,学,过,过,程,程,；,；,直,接,接,热,热,分,分,解,解,占,整,整,个,个,氢,氢,气,气,产,产,量,量,的,的4%,左,左,右,右,3.,基,基,于,于,生,生,物,物,技,技,术,术,的,的,方,方,法,法,藻,类,类,和,和,蓝,蓝,细,细,菌,菌,光,光,解,解,水,水,；,；,光,合,合,细,细,菌,菌,光,光,分,分,解,解,有,有,机,机,物,物,；,；,有,机,机,物,物,的,的,发,发,酵,酵,制,制,氢,氢,；,；,光,合,合,微,微,生,生,物,物,和,和,发,发,酵,酵,性,性,微,微,生,生,物,物,的,的,联,联,合,合,运,运,用,用,生,物,物,质,质,制,制,氢,氢,生,物,物,制,制,氢,氢,的,的,优,优,点,点,耗,能,能,低,低,、,、,效,效,率,率,高,高,；,；,清,洁,洁,、,、,节,节,能,能,和,和,可,可,再,再,生,生,；,；,原,料,料,成,成,本,本,低,低,，,，,制,制,氢,氢,过,过,程,程,不,不,污,污,染,染,环,环,境,境,；,；,一,些,些,生,生,物,物,制,制,氢,氢,过,过,程,程,具,具,有,有,较,较,好,好,的,的,环,环,境,境,效,效,益,益,二.生,物,物制氢,方,方法的,介,介绍,1.直,接,接光解,技,技术（,绿,绿藻）,在厌氧,条,条件下,，,，绿藻,既,既可以,利,利用氢,作,作为电,子,子供体,用,用于二,氧,氧化碳,的,的固定,或,或释放,氢,氢气,由于氧,对,对氢酶,的,的严重,抑,抑制，,必,必须将,光,光合放,氧,氧和光,合,合放氢,在,在时间,上,上或空,间,间上分,开,开，可,以,以通过,部,部分抑,制,制PSII光,化,化学活,性,性来实,现,现：,元素调,控,控，如,：,：硫、,磷,磷,PSII抑制,剂,剂，如,：,：DCMU、CCCP、FCCP,代表性,藻,藻株有:Chlamydomonasreinhardtii,产氢速,率,率为：7.95mmolH,2,/L,100h.,2.间,接,接光解,产,产氢（,蓝,蓝细菌,）,）,蓝细菌,主,主要分,为,为：蓝,绿,绿藻、,蓝,蓝藻纲,类,类、蓝,藻,藻类,固氮酶,：,：催化,还,还原氮,气,气成氨,，,，氢气,作,作为副,产,产物产,生,生,吸氢酶,：,：氧化,由,由固氮,酶,酶催化,产,产生的,氢,氢气,可逆氢,酶,酶：能,够,够氧化,合,合成氢,气,气,总反应,式,式为：,12H,2,O+6CO,2,Lightenergy,C,6,H,12,O,6,+6O,2,C,6,H,12,O,6,+12H,2,O,Lightenergy,12H,2,+6CO,2,代表性,菌,菌（藻,）,）株：,Anabaenavariablilis4.2 umolH,2,/mgchla/h,3.光,发,发酵产,氢,氢（无,硫,硫紫细,菌,菌）,无硫紫,细,细菌在,缺,缺氮条,件,件下，,用,用光能,和,和还原,性,性底物,产,产生氢,气,气:C,6,H,12,O,6,+12H,2,O,Lightenergy,12H,2,+6CO,2,代表菌,株,株为：,RhodospirillumrubrumL:180mlH,2,/Lofculture/h;,Rb.spheroides:3.6-4.0 LH,2,/Lorimmobilizedculture/h,已有将,这,这类微,生,生物光,发,发酵产,氢,氢用于,处,处理有,机,机废水,的,的实例,4.,光合异,养,养微生,物,物水气,转,转化反,应,应产生,氢,氢气,一些光,合,合异养,微,微生物,在,在暗条,件,件下能,够,够利用CO做,为,为单一,碳,碳源，,产,产生ATP的,同,同时释,放,放出H,2,、CO,2,CO,(g),+H,2,O,(l),CO,2(g),+H,2(g),(1)RubrivivaxgelatinosusCBS,不,不仅,可,可以在,暗,暗条件,下,下进行CO-,水,水-气,转,转换反,应,应，而,且,且能利,用,用光能,固,固定CO,2,将CO,同,同化为,细,细胞质,；,；即使,在,在有其,他,他有机,底,底物的,情,情况下,，,，其也,能,能够很,好,好利用CO,（2）RubrivivaxgelatinosusCBS,能,能够100%转换,气,气态的CO成H,2；,（3）,这,这类微,生,生物的,氢,氢酶具,有,有很强,的,的耐氧,性,性，在,空,空气中,充,充分搅,拌,拌时氢,酶,酶的半,衰,衰期为21h.,代表性,菌,菌株：,Rubrivivax gelatinosus CBS96mmolH,2,/mgcdw/h,5.暗,发,发酵制,氢,氢,厌氧细,菌,菌利用,有,有机底,物,物进行,暗,暗发酵,产,产生氢,气,气；温,度,度范围25-80,，或,超,超高温,80,(1),当,当乙酸,为,为终产,物,物时：,C,6,H,12,O,6,+2H,2,O,2CH,3,COOH+4H,2,+2CO,2,(2),当,当丁酸,为,为终产,物,物时：,C,6,H,12,O,6,+2H,2,O,CH,3,CH,2,CH,2,COOH+2H,2,+2CO,2,当H,2,、CO,2,分压增,加,加，产,氢,氢速率,明,明显降,低,低，合,成,成更多,与,与产氢,竞,竞争的,底,底物,氢气产,生,生速率,与,与：pH、水,力,力停留,时,时间、,氢分压,等,等有很,大,大关系,利用厌,氧,氧细菌,发,发酵,纤维素,、,、半纤,维,维素、,木,木质素,降,降解后,的,的小分,子,子有机,物,物，具,有,有很强,的,的环境,、,、经济,效,效益,三.生,物,物制氢,技,技术的,运,运用前,景,景,BioH,2,systemH,2,synthesisrate1.0kW,(mmolH,2,(l,h)FC(l),Directphotolysis0.073.41*10,5,Indirectphotolysis0.3556.73*10,4,Photo-fermentation0.161.49*10,5,CO-oxidation96.02.49,*,10,2,Dark fermentations,Mesophilic,undefined121.01.98,*,102,暗发酵体,系,系和CO-水气转,换,换系统具,有,有较强的,实,实际运用,前,前景，其,他,他生物制,氢,氢模式也,值,值得深入,研,研究，以,增,增加产氢,速,速率和产,氢,氢量,暗发酵体,系,系：,500L2.5KW PEMFC,1000L5.0KWPEMFC,CO-水,气,气转换系,统,统:,624L2.5KWPEMFC,1250L5.0 KWPEMFC,一个工程,化,化问题：,当,当反应器,容,容积增大,后,后，因为,传,传质、单,位,位细胞容,积,积负荷、,光,光通路等,变,变化对产,氢,氢反应速,率,率的变化,四.生物,制,制氢技术,的,的发展方,向,向,1.绿藻,直,直接光解,水,水制氢技,术,术,（1）通,过,过基因工,程,程水段改,变,变集光复,合,合体尺寸,，,，以增加,太,太阳能的,转,转换效率,；,；,（2）改,变,变氢酶基,因,因的耐氧,性,性，或是,进,进行定向,克,克隆；,（3）优,化,化设计，,降,降低光生,物,物反应器,的,的成本；,（4）优,化,化调控方,法,法、工艺,条,条件，增,加,加产氢速,率,率、产氢,量,量.,2.蓝细,菌,菌（藻）,间,间接光解,水,水制氢技,术,术,（1）筛,选,选高活性,氢,氢酶或高,异,异性细胞,结,结构的菌,（,（藻）株,；,；,（2）基,因,因工程水,段,段消除吸,氢,氢酶，增,加,加双向氢,酶,酶的活性,；,；,（3）优,化,化光生物,反,反应器的,设,设计,3.光发,酵,酵系统,（1）消,除,除其他竞,争,争性微生,物,物，以减,少,少对营养,的,的消耗；,（2）共,培,培养利用,不,不同光能,的,的微生物,4.暗发,酵,酵生物制,氢,氢技术,（1）研,究,究气体快,速,速分离技,术,术，减少,因,因氢、二,氧,氧化碳分,压,压增加抑,制,制产氢速,率,率,膜,膜技术的,使,使用；,（2）防,止,止因一氧,化,化碳积累,对,对PEMFC的毒,害,害；,（3）诱,变,变高产氢,能,能力的菌,株,株；,（4）优,化,化反应器,的,的设计,如,如固定床,的,的使用,总,结,结,生物制氢,技,技术总体,上,上还处在,初,初步研究,阶,阶段，但,其,其在原料,来,来源、能,源,源消耗、,环,环境方面,具,具有较强,的,的优势，,所,所以仍是,值,值得深入,研,研究的领,域,域.,参考文献,（1）DavidB.Levina,LawrencePitt,Murray Love.Biohydrogenproduction:prospectsandlimitationstopractical application.InternationalJournalofHydrogenEnergy29(2004)173 185.,（2）Patrick C.Hallenbeck,John R.Benemann.Biological hydrogenproduction;fundamentalsandlimiting processes.International Journal of Hydrogen Energy 27(2002)1185,1193.,（3）K.Vijayaraghavan,Mohd Amin MohdSoom.Trendsinbiological hydrogenproductionareview.International Journal of Hydrogen Energy.,（4）Herbert H.P.Fang,Hong Liu,TongZhang.Phototrophichydrogen productionfrom acetate and butyrate in wastewater.InternationalJournalof HydrogenEnergy,谢谢大家,！,！,。