生物制氢的现状与发展趋势

氢能是一种理想的能源。生物制氢技术在氢能的研究和开发中占着非常重要的位置。该文介绍了生物制氢的方法和机理,综述了国内外生物制氢的现状和发展趋势并提出了作者的看法。     

联合生物制氢方法及发展趋势

为了在生物制氢过程中最大限度提高产氢量和产氢速率,增大底物的利用率以及更好地发挥菌种间的协同作用,联合生物制氢技术成为近年来人们关注的焦点。综述了目前国内外几种联合生物制氢方法的研究现状。并从产氢机理的角度对几种联合制氢技术进行了分析比较,重点强调光合发酵和暗发酵联合生物制氢技术具有广泛的发展前景,并指出其存在的问题和未来的发展趋势。     

发酵生物制氢研究进展

综述了近年来发酵生物制氢领域的研究进展?在菌种方面,除了对现有产氢菌种的深入研究外,还采用生物学,分子生物学及生物信息学手段建立产氢菌种库;在氢酶的研究方面,已逐步从基因确定、功能研究拓展到基因工程构建高效产氢菌研究：而在与废弃生物质处理相结合的反应过程方面,研究主要集中在利用不同种类的废弃物的产氢和高效产氢反应器上。此外,还初步总结了目前对发酵制氢可行性和经济性的评价,并对其发展方向提出了新的看法。     

微生物制氢工艺优化与生物反应的调控

氢作为一种清洁高效的可再生能源日益受到人们的重视。本文从微生物制氢的条件与代谢调控方面探讨了生物制氢的最新进展。目前常用产氢细菌进行了总结,分析了细菌的培养方式和工艺方法,探讨了影响生物制氢的各种因素(pH,温度,基质,离子浓度,反应器等)。在此基础之上,阐述了分子生物学技术在生物制氢中的应用及系统代谢调控。最后,对生物制氢今后的主要研究方向及前景进行了展望。     

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。     

关于生物制氢

简述了生物制氢发展过程及现今取得的成果。经济发展和人类对能源需求造成了诸如环境污染、常规能源短缺等一系列问题。因此 ,作为一种新型、可再生能源 ,氢能研究已经受到了人们高度重视。与其它制氢方法相比 ,生物制氢有着突出的优点 ,尤其是藻类利用太阳能光解水制氢 ,使人们看到了解决能源问题的希望。     

生物制氢技术的研究现状与发展

氢是一种理想的清洁能源,生物制氢是在新能源的研究利用中占有日趋重要的位置。该文综述了国内外光合产氢和发酵产氢的机理、研究现状及存在的问题,并对其进一步发展进行了分析和展望。     

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。     

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。     

生物制氢技术的研究进展

氢是一种理想的清洁能源 ,生物制氢在新能源的研究利用中占有日趋重要的位置。目前采用的生物制氢技术成本较高 ,使用价格低廉、来源丰富的原料是降低其成本的一条重要途径 ,利用生物质 ,尤其是纤维素类物质制氢是新的发展方向。综述了与微生物制氢有关的酶的作用机制 ,相关菌类的产氢机理及研究进展。     

影响纤维素类物质厌氧发酵产氢因素的研究

用预处理后的农作物水稻秸秆作为原料,进行厌氧发酵产氢,对产氢过程中的几种主要影响因素进行了实验研究。结果表明,起始pH值和反应温度对厌氧发酵产氢结果均有显著影响。在起始pH值为7,温度37℃时,可获得最大累计产氢量为122.1ml/g,在以玉米浆作为有机氮源的情况下,最大累计产氢量为141.2ml/g。     

厌氧发酵产氢细菌的筛选及其产氢优化

本研究以河底泥为来源, 使用产氢培养基进行初筛, 再利用小管产氢试验进行复筛, 得到5株产氢能力较好的菌株。对产氢量最高的菌株FML-C1进行16S rDNA序列分析, 鉴定为阴沟肠杆菌, 确定了其分类地位。培养基优化采用Plackett-Burman试验设计筛选出影响产氢的3个主要因素: 葡萄糖、缓冲液和还原剂。利用最陡爬坡路径逼近最大响应区, 采用中心复合试验设计(CCD)及响应面分析法(RSM)进行回归分析, 建立产氢培养基优化的二次模型。模型求解产氢最佳培养基为葡萄糖21.5 g/L、缓冲液 13.6 mL/L 和还原剂10.0 mL/L, 最大理论产氢量2367.83 mL/L。5批验证试验结果平均值与预测值接近, 表明该模型与实际情况拟合良好, 实际最大产氢量2347.40 mL/L, 较优化前产氢量提高127.42%。     

Effects of Formate on Fermentative Hydrogen Production by Enterobacter aerogenes

This paper describes the effects of formate on fermentative hydrogen production by Enterobacter aerogenes by way of batch culture. When 20 mM formate was added to pH 6.3 and pH 5.8 E. aerogenes glucose cultures (formate culture) at the beginning of cultivation, hydrogen evolution through both glucose consumption and decomposition of the extrinsic formate occurred together, while hydrogen evolution occurred only through glucose consumption in the control cultures. The hydrogen evolution rates in the formate cultures were faster than in the control cultures, although cell growth and glucose consumption rates in the formate cultures were slower than the control cultures’. The decomposition rate of the extrinsic formate in the pH 5.8 formate culture was faster than in the pH 6.3 fomiate culture. The hydrogen yield from glucose in the pH 6.3 formate culture increased due to the increasing amount of the nicotinamide adenine dinucleotide for hydrogen production.     

生物制氢——能源、资源、环境与经济可持续发展策略

人类面临能源危机、资源短缺、环境污染的严峻挑战,开发新的能源,合理利用资源并保护生态环境势在必行。氢能具有清洁、高效、可再生的特点,是未来重要的新能源物质。生物制氢技术利用可再生资源,特别是可利用工农业有机废弃物产氢,效率高,能耗低,污染少,成本低,具有巨大的发展潜力。本文简要阐述生物制氢技术及其发展状况,提出我国发展生物制氢技术,实现能源、资源、环境与经济可持续发展的政策建议。     

微生物发酵产氢的影响因素分析*

随着环保要求的愈益严格和化石能源的日益短缺,氢作为清洁高效的可再生能源日益受到人们的重视。微生物发酵产氢可以利用可再生的生物质,符合可持续发展的要求。针对影响微生物发酵产氢的因素,总结了国内外在该领域的研究成果,重点介绍了产氢微生物、营养物、产物和工艺操作条件等方面对发酵产氢的影响,同时还阐述了以有机废弃物为基质时的发酵产氢影响因素。     

种泥预处理和发酵温度对暗发酵产氢的影响研究进展

生物质暗发酵产氢不仅可以处理有机废物,同时可以获得清洁能源,实现了废物资源化利用。然而产氢种泥中大量耗氢菌的存在会导致暗发酵氢气产量低等问题,因此种泥预处理是暗发酵产氢的必需条件。随着暗发酵产氢基质的多样化,产氢种泥的预处理方法也不断发展。对近十年来产氢种泥预处理方法的发展进行了综述,并且结合发酵温度,讨论了种泥预处理方法和发酵温度两方面条件对暗发酵产氢的影响,并对该研究方向提出了展望,以期为后续暗发酵产氢的进一步研究提供参考。     

合成气厌氧发酵生产有机酸和醇的研究进展

合成气来自于煤、石油、生物质和有机废物的气化,其主要成份为CO、H2和CO2。研究发现某些厌氧菌能利用合成气生成乙醇、乙酸、丁醇和丁酸等燃料和化学品。由于生物转化所具有的优势,合成气厌氧发酵被认为是一项极具潜力和竞争力的技术,在生物质及有机废物的利用方面将发挥重要作用。对厌氧发酵合成气生产有机酸和醇的研究进展,包括利用合成气产有机酸和醇的微生物,合成气发酵的代谢途径和关键酶（一氧化碳脱氢酶/乙酰辅酶A合成酶）及用于合成气发酵的反应器等进行了综述,并对该项技术的发展提出了一些建议。     

木糖发酵产氢菌的筛选及其生长产氢特性研究

利用改进的Hungate厌氧技术, 从牛粪堆肥中分离出一株能有效利用木糖发酵产氢的中温菌HR-1。通过16S rRNA系统发育树分析表明, 菌株 HR-1 与丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum ATCC 824 相似性最高为96%, 结合生理生化和生长特性分析表明, HR-1是梭菌属Clostridium的一个新种, 命名为Clostridium sp. HR-1。菌株HR-1为单胞生长的规则杆状菌(0.3 mm ~0.6 mm)×(1.4 mm~2.3 mm), 革兰氏染色为阴性, 无荚膜、无鞭毛、表面光滑、无明显凸起, 专性厌氧菌。HR-1可在10°C~45°C, pH 4.0~10.0条件下生长; 37°C和pH 8.0分别为其最适生长条件。发酵PYG的主要发酵产物有氢气、二氧化碳、乙酸、丁酸及少量乙醇。HR-1可以利用有机氮源和无机氮源生长并产氢, 酵母提取物是其最佳产氢氮源。HR-1在木糖浓度为3 g/L和初始pH 6.5条件下, 其比产氢量为1.84 mol-H2/mol-木糖, 最大比产氢速率为10.52 mmol H2/h·g-细胞干重。HR-1可以亦利用葡萄糖、半乳糖、纤维二糖、甘露糖和果糖等碳源生长并发酵产氢, 发酵葡萄糖时比产氢量为2.36 mol-H2/mol-葡萄糖。