生物制氢研究进展_产氢机理与研究动态

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1、化工进展2006年第25卷第9期CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS生物制氢研究进展(Ⅰ)产氢机理与研究动态柯水洲，马晶伟（湖南大学土木工程学院水科学与工程系，湖南长沙410082）·1001·摘要：阐述了7类生物制氢系统的产氢机理、影响因素以及提高产氢率和产氢量的方法，介绍了国外最新的研究进展。光发酵生物制氢技术和厌氧发酵生物制氢技术是研究的热点，而厌氧发酵由于产氢效率较高而成为最具潜力的生物制氢技术之一。光合–发酵杂交技术不仅减少了所需光能，而且增加了氢气产量，同时也彻底降解了有机物，使该技术成为生物制氢技术

2、的发展方向。关键词：生物制氢；光发酵；厌氧发酵中图分类号：Q939.9；TK91文献标识码：A文章编号：1000–6613（2006）09–1001–06Progressofbiologicalhydrogenproduction(Ⅰ)MechanismanddevelopmentKEShuizhou，MAJingwei(DepartmentofWaterEngineeringandScience，SchoolofCivilEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，Hunan，China)Abstract：Thi

3、spaperpresentsseventypesofbiologicalhydrogenproductionsystemsandthemechanism，affectingfactors，methodsofenhancementofhydrogenproductionaswellasresearchprogress.Therecentstudiesarefocusedonphotofermentationandanaerobicfermentationtechnology.Anaerobicfermentationsystemshavethegreatpote

4、ntialtobedevelopedaspracticalbiologicalhydrogensystemsduetoitshighhydrogenyield.Ahybridsystemusingphotosynthesisandfermentativebacteriacanenhancethehydrogenproductionandreducetheneedforlight.Theprocesswillbethefuturedirectionofbiologicalhydrogenproduction.Keywords：biologicalhydrogen

5、production；photofermentation；anaerobicfermentation目前全世界所需要的80%的能源都来自于化石燃料，但其储量有限，且趋于枯竭。化石燃料燃烧时生成COx、SOx、NOx、CxHx、烟雾、灰尘、焦油和其他有机化合物，造成了严重的环境污染并使全球气候发生变化[1]。为了缓解能源危机和环境问题，氢气将是最佳的替代能源。氢是一种清洁的新型能源，不含碳、硫及其他的有害杂质，和氧燃烧时只生成水，不会产生COx、SOx和致癌物质，大大地减轻了对环境的污染，保护了自然界的生态平衡。氢除了具有化石燃料的各种优点外，还有它独特的优点，

6、即：可储存性、可运输性好；不仅是所有已知能源中能量密度最大的燃料（122kJ·g–1），还可作为其他初级能源（如核能、太阳能）的中间载能体使用；转换灵活，使用方便，清洁卫生[2]。氢能是一种可再生的永久性清洁能源，符合人类长远发展的需要。因此，从20世纪70年代起，世界各国就对氢能的开发研究十分重视。用氢制成燃料电池可直接发电，也可采用燃料电池和氢气–蒸汽联合循环发电，其能量转换效率大大高于现有的火力发电。除了作为能源，氢气还有着其他广泛的用途，如用于氢化工艺中生产低分子量饱和化合物，生产氨、盐酸和甲醇，提炼金属矿，作为防腐防氧化的除氧剂、火箭发动机的燃料、

7、发电机的制收稿日期2006–02–27；修改稿日期2006–04–03。第一作者简介柯水洲(1964—)，男，博士，教授，主要从事研究水处理工程。E–mailszkyr@126.com。·1002·化工进展2006年第25卷冷剂等，液氢还可用于低温及超导工业。氢气可以通过很多工艺制取，包括电解水、光解水、热解水、热化学分解水和热催化重整、热解、气化、汽化富氢有机化合物等[3－5]。当前，90%以上的氢气来自于天然气、轻油馏分的气化重整工艺，电解水、气化煤和重整甲烷也是工业上常用的方法[6]。但这些方法大都以化石燃料为能源，属能量密集型产业，不利于环境保

8、护与社会的持续发展。氢气也可以在微生物