生物製氫工業技術

1 光解水製氫技術

光guang解jie水shui製zhi氫qing是shi微wei藻zao及ji藍lan細xi菌jun以yi太tai陽yang能neng為wei能neng源yuan，以yi水shui為wei原yuan料liao

，通tong過guo光guang合he作zuo用yong及ji其qi特te有you的de產chan氫qing酶mei係xi，將jiang水shui分fen解jie為wei氫qing氣qi和he氧yang氣qi。此ci製zhi氫qing過guo程cheng不bu產chan生shengCO。藍細菌和綠藻均可光裂解水產生氫氣，但它們的產氫機製卻不相同。藍細菌的產氫分為兩類：一類是固氮酶催化產氫和氫酶催化產氫；另一類是綠藻在光照和厭氧條件下的產氫則由氧酶催化。

2暗發酵製氫技術

暗(an)發(fa)酵(jiao)製(zhi)氫(qing)是(shi)異(yi)養(yang)型(xing)厭(yan)氧(yang)細(xi)菌(jun)利(li)用(yong)碳(tan)水(shui)化(hua)合(he)物(wu)等(deng)有(you)機(ji)物(wu)，通(tong)過(guo)暗(an)發(fa)酵(jiao)作(zuo)用(yong)產(chan)生(sheng)氫(qing)氣(qi)。近(jin)年(nian)來(lai)
，采(cai)用(yong)工(gong)農(nong)業(ye)廢(fei)棄(qi)物(wu)若(ruo)不(bu)經(jing)過(guo)處(chu)理(li)直(zhi)接(jie)排(pai)放(fang)，會(hui)對(dui)環(huan)境(jing)造(zao)成(cheng)汙(wu)染(ran)。以(yi)造(zao)紙(zhi)工(gong)業(ye)廢(fei)水(shui)、發酵工業廢水
、農業廢料(秸稈、牲畜糞便等)、食(shi)品(pin)工(gong)業(ye)廢(fei)液(ye)等(deng)為(wei)原(yuan)料(liao)進(jin)行(xing)生(sheng)物(wu)製(zhi)氫(qing)，既(ji)可(ke)獲(huo)得(de)潔(jie)淨(jing)的(de)氫(qing)氣(qi)
，又(you)不(bu)另(ling)外(wai)消(xiao)耗(hao)大(da)量(liang)能(neng)源(yuan)。在(zai)大(da)多(duo)數(shu)的(de)工(gong)業(ye)廢(fei)水(shui)和(he)農(nong)業(ye)廢(fei)棄(qi)物(wu)中(zhong)存(cun)在(zai)大(da)量(liang)的(de)葡(pu)萄(tao)糖(tang)
、澱粉、纖維素等碳水化合物，澱粉等高分子化合物可降解為葡萄糖等單糖。葡萄糖是一種容易被利用的碳源。以含澱粉、纖維素、有機物的工農業廢料用厭氧暗發酵生產氫氣的過程見下圖。

圖1：含澱粉、纖維素、有機物的工農業廢料用厭氧暗發酵生產氫氣的過程

3光發酵製氫技術

光guang發fa酵jiao製zhi氫qing是shi光guang合he細xi菌jun利li用yong有you機ji物wu通tong過guo光guang發fa酵jiao作zuo用yong產chan生sheng氫qing氣qi。有you機ji廢fei水shui中zhong含han有you大da量liang可ke被bei光guang合he細xi菌jun利li用yong的de有you機ji物wu成cheng份fen。近jin年nian來lai，利li用yong牛niu糞fen廢fei水shui
、精製糖廢水、豆製品廢水、乳製品廢水、 澱粉廢水
、釀酒廢水等作底物進行光合細菌產氫的研究較多。光合細菌利用光能，催化有機物厭氧酵解產生的小分子有機酸、醇類物質為底物的正向自由能反應而產氫。利用有機廢水生產氫氣要解決汙水的顏色(顏色深的汙水減少光的穿透性)
、汙水中的銨鹽濃度(銨鹽能夠抑製固氮酶的活性從而減少氫氣的產生)等問題。若汙水中COD值較高或含有一些有毒物質(如重金屬
、多酚、PAH)
，在製氫必須經過預處理。

4光發酵和暗發酵耦合製氫技術

guangfajiaoheanfajiaoouhezhiqingjishu，bidandushiyongyizhongfangfazhiqingjuyouhenduoyoushi。jiangliangzhongfajiaofangfajiehezaiyiqi

，xianghujiaoti，xianghuliyong，xianghubuchong
，ketigaoqingqidechanliang。

zongtishang
，shengwuzhiqingjishushangweiwanquanchengshu
，zaidaguimoyingyongzhiqianshangxushenruyanjiu。muqiandeyanjiudaduojizhongzaichunxijunhexibaogudinghuajishushang，ruchanqingjunzhongdeshaixuanjibaomaijidexuanzedeng。zaishangshushengwuzhiqingfangfazhong，fajiaoxijundechanqingsulvzuigao
，erqieduitiaojianyaoqiuzuidi
，juyouzhijieyingyongqianjing

；而光合細菌產氫的速率比藻類快
，能量利用率比發酵細菌高，且能將產氫與光能利用、有(you)機(ji)物(wu)的(de)去(qu)除(chu)有(you)機(ji)地(di)耦(ou)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)
，因(yin)而(er)相(xiang)關(guan)研(yan)究(jiu)也(ye)最(zui)多(duo)
，也(ye)是(shi)具(ju)有(you)潛(qian)在(zai)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)的(de)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)。非(fei)光(guang)合(he)生(sheng)物(wu)可(ke)降(jiang)解(jie)大(da)分(fen)子(zi)物(wu)質(zhi)產(chan)氫(qing)，光(guang)合(he)細(xi)菌(jun)可(ke)利(li)用(yong)多(duo)種(zhong)低(di)分(fen)子(zi)有(you)機(ji)物(wu)光(guang)合(he)產(chan)氫(qing)
，而(er)藍(lan)細(xi)菌(jun)和(he)綠(lv)藻(zao)可(ke)光(guang)裂(lie)解(jie)水(shui)產(chan)氫(qing)，依(yi)據(ju)生(sheng)態(tai)學(xue)規(gui)律(lv)將(jiang)之(zhi)有(you)機(ji)結(jie)合(he)的(de)共(gong)產(chan)氫(qing)技(ji)術(shu)已(yi)引(yin)起(qi)人(ren)們(men)的(de)研(yan)究(jiu)興(xing)趣(qu)。混(hun)合(he)培(pei)養(yang)技(ji)術(shu)和(he)新(xin)生(sheng)物(wu)技(ji)術(shu)的(de)應(ying)用(yong)，將(jiang)使(shi)生(sheng)物(wu)製(zhi)氫(qing)技(ji)術(shu)更(geng)具(ju)有(you)開(kai)發(fa)潛(qian)力(li)。