厌氧发酵法生物制氢的研究现状和发展前景

氢气是一种理想的能源,具有转化率高、可再生和无污染等优点。与传统制氢方法相比,生物制氢技术的能耗低,对环境无害,其中的厌氧发酵生物制氢已经越来越受到人们的重视。本文主要介绍了厌氧发酵生物制氢技术的方法和机理,分析了生物制氢的可行性,结合国内外研究现状提出了未来的发展方向。     

国际生物制氢相关研究的知识图谱分析

氢气是一种理想的洁净能源。生物制氢技术具有能耗低、环保等优势,是目前国内外研究的热点。从能源和环境角度考虑,发展生物制氢技术都具有重要的意义。通过ISI Web of Knowledge网络数据库检索2000~2008年8月期间生物制氢的相关研究,利用作者共引分析方法,并绘制了知识图谱。该图谱显示出此研究领域存在两大主流学术群体：群体1,其研究焦点为光解水制氢两大类,包括藻类光合制氢和蓝细菌等光合细胞制氢;群体2,其研究聚集在厌氧发酵制氢研究方面,又分为暗发酵制氢和光发酵制氢。其中厌氧发酵制氢的研究人员比较密集,说明这方面的研究是目前该领域的重点。     

衣藻生物制氢的研究进展

综述了利用衣藻生产氢气作为再生能源的研究进展。分别介绍了衣藻产氢的代谢机理、培养条件、衣藻氢化酶的特性以及利用分子生物学手段、生物信息学手段和生物工程技术提高衣藻生物制氢效率的方法,包括氢化酶的氧耐受性的改造、外源氢化酶基因的表达、影响衣藻产氢的关键基因的筛选、利用缺硫培养基和固定化培养方法提高氢气产量等。最后,还对利用衣藻生物制氢的可行性和经济性进行了分析,对其发展方向提出自己的看法。     

固体废弃物处理与产氢技术

氢气能作为一种清洁能源和工业上的原料所使用。目前国际上氢气的获得主要有化学制取和电解水制取两种方法, 但这些方法都需要耗费大量的能源, 特别是化学制取法在耗能的同时还极易对环境造成污染。相比之下, 生物制氢有着极大的优势, 它主要是通过微生物发酵或者光合微生物的作用, 将有机废弃物进行分解从而获得氢气。利用废弃物制氢即可以低廉的获得氢能源同时又能资源化利用废弃物。以下对固体废弃物的类型、产氢的方法等进行了综述。     

固体废弃物处理与产氢技术

氢气能作为一种清洁能源和工业上的原料所使用。目前国际上氢气的获得主要有化学制取和电解水制取两种方法, 但这些方法都需要耗费大量的能源, 特别是化学制取法在耗能的同时还极易对环境造成污染。相比之下, 生物制氢有着极大的优势, 它主要是通过微生物发酵或者光合微生物的作用, 将有机废弃物进行分解从而获得氢气。利用废弃物制氢即可以低廉的获得氢能源同时又能资源化利用废弃物。以下对固体废弃物的类型、产氢的方法等进行了综述。     

废水中“淘”出新能源

该项目开发的乙醇型发酵生物制氢技术,实际上是一项生物发酵产氢和高浓度有机废水处理的集成技术,在治理废水污染的同时,制取了大量的清洁能源氢气。从废弃物资源化与综合利用的角度看,该技术符合我国废水循环利用和污染物资源化的迫切需求。     

微藻光生物水解制氢技术

氢气是未来人类社会可持续发展的理想能源。介绍微藻太阳能光生物水解制氢的研究现状,重点讨论微藻光水解制氢的生物学原理。重点讨论微藻光解水制氢的酶学机理、工艺过程以及当前的主要研究方向。通过比较微藻固氮酶制氢、可逆产氢酶直接光水解制氢、可逆产氢酶间接光水解制氢等技术路线的优缺点,指出利用微藻可逆产氢酶两步法间接光水解制氢最具发展潜力,可望为21世纪的“氢能经济社会”提供大量的氢源。该技术成功的关键在于相关的基因工程和代谢调控研究取得重大突破。     

固定化技术在促进光合细菌产氢中的应用

氢气是一种新型的清洁高效能源,制氢技术的创新是目前研究的热点。将新型的技术及材料应用到生物制氢工艺中,从而促进生物制氢技术的产氢效率和工程应用是研究的重点之一。该文阐述了光合细菌在固定化生长条件下发酵产氢的最新研究进展,从固定化技术的原理、固定化方法的应用进展及影响因素几个方面进行了综述,详细阐述了包括包埋、悬浮载体附着生长及固定生物膜法等几种固定化方法对光发酵产氢的作用,介绍了国内外用于固定化的新型材料,并对今后的研究重点及方向进行了展望。     

生物制氢工业技术进展

氢能是未来最有发展前景的新能源之一。以多种方式制备的氢气,通过燃料电池直接转变为电力,可以用于汽车、火车等交通工具,实现终端污染物零排放;也可以用于工业、商业和民用建筑等同定式发电供热设施（见图1）。生物制氢是可持续地从自然界中获取氢气的重要途径之一。     

生物质制氢技术研究进展

氢能以其清洁,来源广泛及用途广等优点成为最有希望的替代能源之一,用可再生能源制氢是氢能发展的必然趋势。由于生物质制氢具有一系列独特的优点,它已成为发展氢经济颇具前景的研究领域之一。生物质制氢技术可以分为两类,一类是以生物质为原料利用热物理化学方法制取氢气,如生物质气化制氢,超临界转化制氢,高温分解制氢等热化学发制氢,以及基于生物质的甲烷、甲醇、乙醇的化学重整转化制氢等;另一类是利用生物转化途径转换制氢,包括直接生物光解,间接生物光解,光发酵,光合异养细菌水气转移反应合成氢气,暗发酵和微生物燃料电池等技术。本文综述了目前主要的生物质制氢技术及其发展概况,并分析了各技术的发展趋势。