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

anfajiaozhiqingshiyiyangxingyanyangxijunliyongtanshuihuahewudengyoujiwu，tongguoanfajiaozuoyongchanshengqingqi。jinnianlai
，caiyonggongnongyefeiqiwuruobujingguochulizhijiepaifang
，huiduihuanjingzaochengwuran。yizaozhigongyefeishui
、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。

總(zong)體(ti)上(shang)

，生(sheng)物(wu)製(zhi)氫(qing)技(ji)術(shu)尚(shang)未(wei)完(wan)全(quan)成(cheng)熟(shu)，在(zai)大(da)規(gui)模(mo)應(ying)用(yong)之(zhi)前(qian)尚(shang)需(xu)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)。目(mu)前(qian)的(de)研(yan)究(jiu)大(da)多(duo)集(ji)中(zhong)在(zai)純(chun)細(xi)菌(jun)和(he)細(xi)胞(bao)固(gu)定(ding)化(hua)技(ji)術(shu)上(shang)，如(ru)產(chan)氫(qing)菌(jun)種(zhong)的(de)篩(shai)選(xuan)及(ji)包(bao)埋(mai)劑(ji)的(de)選(xuan)擇(ze)等(deng)。在(zai)上(shang)述(shu)生(sheng)物(wu)製(zhi)氫(qing)方(fang)法(fa)中(zhong)，發(fa)酵(jiao)細(xi)菌(jun)的(de)產(chan)氫(qing)速(su)率(lv)最(zui)高(gao)

，而(er)且(qie)對(dui)條(tiao)件(jian)要(yao)求(qiu)最(zui)低(di)，具(ju)有(you)直(zhi)接(jie)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)；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)。