生物制氢研究进展_产氢机理与研究动态

生物制氢技术现状及其研究进展生物制氢技术是利用一些微生物通过光合作用、化学合成等方式，将水分解产生氢气的一种新型制氢技术。

具有环保、节能、绿色等优点。

目前，生物制氢技术已经成为制氢领域新的研究热点。

下面将从现状和研究进展两个方面进行探讨。

一、生物制氢技术的现状1.发展历程生物制氢技术起源于上世纪60年代，首次使用绿藻进行实验，但由于生长速度慢及光合效率低等原因，并未得到广泛应用。

之后，通过多年的研究，找到了更适合生物制氢的菌株，如光合细菌、厌氧细菌等，这些菌株的生长速度大大提高，光合效率也有所增加，因此，生物制氢技术得以逐渐发展。

2.技术难点（1）菌株筛选：生物制氢的基础是选择一种适合的微生物，优选条件是在光或者厌氧环境下，能够利用水分子产生氢气，并且生长速度快，光/反应效率高。

（2）反应环境：光合作用需要光线作为驱动，厌氧反应需要无氧环境，这个需要研究员通过优化反应器系统，实现稳定的气体产出。

（3）菌群稳定性：要想实现大规模生产，需要菌株能够适应复杂环境，抵御重金属等各种污染物的影响，维持产气稳定。

二、研究进展1.基因工程技术通过基因工程技术，对生物制氢中关键的多种酶的基因进行改造，提高氢气的产量和生产稳定性。

比如，添加氢酶基因可以增强微生物利用水分解产生氢气的效率。

2.光热传导材料研究人员也尝试使用光热传导材料将光能转化为热能，提高生物细胞的温度以促进酶的活性，从而提高生产效率。

3.综合利用研究生物制氢技术的产气过程产生大量的废水，有研究完成了这些废水中营养物质的回收，用于微生物的繁殖和再生利用。

4.产气时间延长早期的研究表明，厌氧细菌在适宜的时候会进行快速的反应，但会产生毒性物质，对菌群生长不利。

因此，研究人员进行了实验，通过改变环境条件，让厌氧细菌产气时间更长，10天、20天，让废水降解更完备，维持系统平稳工作。

总之，随着绿色节能的趋势不断升温，生物制氢技术作为一种绿色环保的制氢新技术，吸引着人们广泛的关注和研究。

生物质发酵产氢原理、进展和优缺点目前，世界范围类96%的氢气来源于化石燃料，其生产过程中排放大量的温室气体。

生物产氢过程包括:生物光解产氢，光发酵以及暗发酵[2，3]。

与其他生物产氢过程相比，暗发酵的方式原料来源广泛，可利用多种工农业固体废弃物和废水[4]。

此外，暗发酵产氢的速率高且无须太阳能的输入[3，5]。

因此，从能源和环境角度，利用废弃生物质进行发酵产氢具有前景广阔。

基本原理暗发酵生化途径如图6-1所示，以葡萄糖为例，在通过糖酵解途径转化为丙酮酸时，产生三磷酸腺苷( adenosine triphosphate，ATP)和还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸( reduced form of nicotinamide adenine dinucleotide，NADH)。

丙酮酸进一步可通过两条途径转化为乙酰辅酶A。

一种途径是通过严格厌氧菌( Clostridium属)代谢，同时产生还原铁氧还蛋白( reduced ferredoxin， Fared)。

另一种是通过兼性厌氧菌( Enterobacter，Klebsiella)代谢，同时产生甲酸[7-9]。

乙酰辅酶A在不同的微生物和环境条件下最终被转化为乙酸、丙酸、乳酸、丁酸等挥发性脂肪酸( volatile fatt! acids，VAs)和乙醇、丁醇等醇类。

图61葡萄糖的暗发酵产氫代谢途径[7~9]从表6-1中的化学计量方程来看，1mol葡萄糖可以产生12mo氢气[式(6-1)][7]，然而此反应整个过程中自由能为正，在没有能量输入的情况下不能进行。

1mol葡萄糖可以生成4moI氢气与2mo乙酸[式(6-2][11。

乙酸进一步分解产生氢气需要外部的能量输入如光能(光发酵)、电能(燃料电池)等[11。

如式(6-2)~式（6-4)所示，在碳水化合物的产氢发酵过程中，最常见的发酵产物是乙酸、丁酸和乙醇[8]。

氢气产率与乙酸、丁酸的生成成正相关的关系，而乙醇的产生将降低氢气产率。

生物制氢技术现状及其发展潜力引言：随着人类对清洁能源需求的不断增加，生物制氢技术作为一种潜在的可再生能源解决方案，备受关注。

本文将探讨生物制氢技术的现状以及其未来的发展潜力。

一、生物制氢技术的现状1. 生物制氢技术的基本原理生物制氢技术是利用微生物通过发酵过程产生氢气。

这些微生物可以利用有机物质，如葡萄糖或纤维素等，通过酶的作用将其转化为氢气和二氧化碳。

这一过程被称为发酵产氢。

2. 目前已知的发酵产氢微生物目前已知有多种微生物可以用于发酵产氢，包括厌氧菌类、光合菌类和产氢细菌等。

这些微生物具有不同的特性和适应环境的能力，可以在不同的条件下产生氢气。

3. 生物制氢技术的优势和挑战生物制氢技术相比传统的化学制氢方法具有以下优势：可再生、清洁、低碳排放。

然而，生物制氢技术也面临一些挑战，如微生物的培养和维持、产氢效率的提高以及废水处理等问题。

二、生物制氢技术的发展潜力1. 生物制氢技术在能源领域的应用前景生物制氢技术可以用于替代传统的化石燃料，成为未来能源的重要来源之一。

利用生物制氢技术产生的氢气可以用于发电、交通运输等领域，实现能源的清洁和可持续发展。

2. 生物制氢技术的创新和改进随着科学技术的不断进步，生物制氢技术也在不断创新和改进。

研究人员正在开发新的微生物菌株，改进发酵产氢的效率和稳定性。

此外，一些新的方法和技术，如基因工程、微生物群落工程等，也被应用于生物制氢技术的改进中。

3. 生物制氢技术与其他能源技术的结合生物制氢技术可以与其他能源技术相结合，形成多能源系统。

例如，将生物制氢技术与太阳能、风能等可再生能源相结合，可以实现能源的互补和稳定供应。

4. 生物制氢技术在环保领域的意义生物制氢技术的发展不仅可以解决能源问题，还可以减少环境污染和温室气体排放。

生物制氢技术可以将废弃物和废水转化为有用的能源，从而实现废物资源化和环境保护的双重目标。

结论：生物制氢技术作为一种可持续发展的能源解决方案，具有巨大的发展潜力。

生物制氢技术的研究进展随着全球能源需求的持续增长，化石燃料的资源短缺和环境问题日益凸显，新能源的研究和应用已成为各国的热点之一。

生物制氢技术作为一种可持续发展的新能源技术，近年来受到越来越多的关注。

本文将着重介绍生物制氢的基本原理和最新研究进展。

生物制氢是一种利用微生物将有机废弃物转化为氢气的过程。

生物制氢的基本原理是通过微生物代谢处理有机物质时，产生氢气作为副产物。

常见的生物制氢微生物有产氢菌，其中发酵产气菌属于产氢菌的一种。

产氢菌的代谢途径主要分为两类：靠营养成分产生氢气的生产型代谢和利用有机物产生氢气的基质型代谢。

生产型代谢是指通过微生物使用酸类营养物，产生氢气和有机酸的代谢途径。

其中产氢细菌普遍采用的是厌氧性的、低pH值的发酵过程。

主要原理是将有机酸通过与细菌产生的氢气反应，进而分解为氢气和二氧化碳。

基质型代谢则是一种通过在有机废物中加入特定微生物，加速有机质分解产生氢气的技术。

这种代谢重要的是它可以将工业和农业废弃物转化为有价值的能源。

生物制氢技术的研究与应用已经得到广泛的关注。

从微观方面，目前主要研究生物转化氢气的代谢途径以及代谢途径中涉及的酶和基因，优化有机废弃物转化为氢气的过程。

同时研究如何培养、筛选最有效的产氢微生物，提高产氢的效率，并有效避免废弃物过多对环境造成二次污染。

从宏观方面，主要是降低成本，提高生产效率，从而使生物制氢技术广泛应用于能源产业。

在微观方面，针对生物制氢应用中的硫毒化现象，一些学者提出了新的解决办法。

首先，添加硫抑制剂法，这种方法利用抑制剂对细菌进行处理，以降低硫对产氢细菌的抑制作用。

其次，即时空分布将硫的影响降到最低，即在出口流速快的气流中添加酸，让酸从出口流向反应器的中心，使酸反映的时间和硫的浓度最小化。

同时，研究人员发现了新型产氢的细菌，这一细菌的厌氧发酵能力较强，电位差大，使得酶的反应速度加快，从而使其对于转化能源的作用进一步提升。

除此之外，生物制氢技术在产氢效率方面也取得了不小的进展。

生物质催化制氢技术的研究和应用随着环保意识的不断提高，人们对新能源的需求也越来越大。

而氢能作为一种清洁的能源形式，逐渐受到世界各地能源研究者的青睐，并且在实际应用中也取得了一些重要的成果。

其中，生物质催化制氢技术是一项广受关注的技术，其独特的制氢方法和清洁的制氢过程使得其被认为是未来氢能产业发展的重要方向之一。

一、生物质催化制氢技术的基本原理生物质催化制氢技术是一种以生物质为原料，在生物催化剂作用下，将生物质分解为氢、二氧化碳和一些有机物的一种技术。

其基本原理是利用一些生物质的分解产物，特别是生物质的可发酵性有机物，通过微生物的作用和生物质催化剂的辅助，在较低的温度、压力条件下实现氢的分离和纯化。

该技术的反应式为：C6H12O6 → 2CO2 + 2H2其中，C6H12O6代表生物质成分，2CO2代表产生的二氧化碳，2H2代表产生的氢气。

这种反应过程需要在一定的温度和压力条件下完成，一般在微生物的作用下，反应温度为30-60℃，压力为1-5atm。

二、生物质催化制氢技术的优势生物质催化制氢技术具有以下优势：1.清洁、环保生物质催化制氢技术生产的氢气产生的二氧化碳比传统火力发电和石化化工少，有助于降低大气污染，对环境友好。

2.资源丰富生物质催化制氢技术以生物质为原料，可利用农业废弃物、食品废品、城市垃圾等丰富的资源，有助于解决能源危机和降低生活垃圾处理成本。

3.部署灵活生物质催化制氢技术可在地域性较高的地区进行部署，有助于降低能源损失和提高能源的分布效率。

三、生物质催化制氢技术的研究进展目前，生物质催化制氢技术已经得到了广泛的研究和应用，在催化剂的选择、反应器的设计和构建等方面取得了一些重要成果。

1.催化剂的选择生物质催化制氢技术的成功与否，与催化剂的选择存在很大的关系。

当前主要的催化剂包括纳米催化剂、光催化剂、微生物等。

其中，纳米催化剂具有比表面积大、反应活性高、操作方便等优点，是目前研究的热点之一。

生物制氢的研究进展氢气是高效、清洁、可再生的能源，在全球能源系统的持续发展中将起到显著作用，并将对全球生态环境产生巨大的影响。

氢本身是可再生的，在燃烧时只生成水，不产生任何污染物，甚至也不产生COZ，可以实现真正的“零排放”。

此外，氢与其它含能物质相比，还具有一系列突出的优点。

氢的能量密度高，是普通汽油的2.68倍；用于贮电时，其技术经济性能目前已有可能超过其它各类贮电技术；将氢转换为动力，热效率比常规化石燃料高30－60％，如作为燃料电池的燃料，效率可高出一倍；氢适于管道运输，可以和天然气输送系统共用；在各种能源中，氢的输送成本最低，损失最小，优于输电。

氢与燃料电池相结合可提供一种高效、清洁、无传动部件、无噪声的发电技术。

小型的低温固体离子交换膜燃料电池可用在汽车和火车机车上；氢也能直接作为发动机的燃料，日本已开发了几种型号的轻能车。

预计到21世纪初，燃氢发动机将在汽车、机车、飞机等交通工具的应用中实现商业化。

氢能作为“二次能源”，国际上的氢能制备来自于矿石燃料、生物质和水工艺主要有电解制氢、热解制氢、光化制氢、放射能水解制氢、等离子电化学法制氢和生物制氢等。

在这些方法中，90％都是通过天然的碳氢化合物一天然气、煤、石油产品中提取出来的。

除了生物制氢技术外，其它的制氢技术都要消耗大量的化石能源，而且也要在生产过程中造成环境污染，所以采用生物制氮技术，减少环境污染，节约不可再生能源，可能成为未来能源制备技术的主要发展方向之一。

1、生物制氢技术的发展早在19世纪，人们就已经认识到细菌和藻类具有产生分子氢的特性。

20世纪70年代的石油危机使各国政府和科学家意识到急需寻求替代能源，生物制氢第一次被认为具有实用的可能，自此，人们才从获取氢能的角度进行各种生物氢来源和产氢技术的研究。

当今世界所面临的能源与环境的双重压力，使生物制氢研究再度兴起。

各种现代生物技术在生物产氢领域的应用，大大推进了生物制氢技术的发展。

生物质制氢的研究与应用随着环保意识的不断提高和氢能作为全球清洁能源的重要组成部分的发展，生物质制氢成为了近年来备受关注的研究领域。

生物质制氢的概念生物质制氢，是利用微生物或者化学方法将生物质经过分解、转化等处理后制取氢气的一种生产方式。

生物质可以是各种有机废弃物或者部分植物，包括但不限于麻酥、秸秆、木屑、生物污泥、食品废弃物等。

通过生物质制氢的方式，不仅可以解决垃圾、废物等环境问题，还可以将有机废弃物转化为可用的清洁能源——氢气。

生物质制氢的原理生物质制氢的具体原理和过程，取决于使用的方法和微生物。

其中，化学方法的原理，是通过热解或反应，将生物质高温裂解生成一系列有机化合物，然后再进行分解等物理和化学反应制取氢气。

而微生物方法的原理，是利用微生物将有机物分解为二氧化碳和氢气。

生物质制氢的优势生物质制氢相比于其他氢气生产方式，有以下几个优势：1. 环保：生物质制氢的过程中不会产生有害气体，例如二氧化碳、甲烷和氧化氮等废气。

相对于传统的燃烧过程，生物质制氢的氢气生产过程更环保、更绿色。

2. 循环利用：生物质制氢的原料来自生产和生活中的废弃物，如厨余垃圾、植物废弃物、农业废物等，可以实现废物资源化，回收再利用，避免对环境的污染。

3. 将生物质转化为氢气，能够给村庄、乡村等地方带去便捷的能源，促进农村地区经济的发展。

4. 应用广泛：生物质制氢不仅可以生成燃料气体，而且可以用作氢燃料电池的燃料，广泛应用于汽车和一些移动设备等领域。

生物质制氢的现状目前，生物质制氢研究已经取得了不小的进展，国内外多家企业和研究机构对其进行了不同层面的研究，并实现了一些实验室或小规模生产的成果。

生物质制氢的研究方法主要包括：化学法、微生物发酵法和光催化法。

这些方法各有优缺点，例如化学法含酸、含碱、含高温，产生废弃物多，需要能源消耗较大；微生物方法造成的环境影响较小，但微生物本身和能转化的有机质种类有限，对温度、pH等条件的要求较高；光催化法可实现大规模氢气产出，但技术还处于探索初级阶段。

生物质制氢技术及其研究进展张晖;刘昕昕;付时雨【摘要】在制浆造纸、生物炼制以及农业生产过程中,会产生许多生物质下脚料或废弃物,通过制氢技术可将这些废弃物转化再利用.以生物质为原料来制取氢气具有节能、环保、来源丰富的优点,主要包括化学法与生物法.化学法又细分为气化法、热解重整法、超临界水转化法以及其他化学转化方法.生物法可细分为光解水制氢、光发酵制氢、暗发酵制氢以及光暗耦合发酵制氢.本文对多种生物质制氢方法及原理进行总结,对各种方法的优缺点进行对比,介绍了近年来生物质制氢技术的研究进展,最后对生物质制氢的发展提出展望.【期刊名称】《中国造纸》【年(卷),期】2019(038)007【总页数】7页(P68-74)【关键词】氢气;生物质;气化;热解;发酵【作者】张晖;刘昕昕;付时雨【作者单位】华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640;华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640;华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640【正文语种】中文【中图分类】TS79;TQ51随着制浆造纸、生物炼制产能的提高，工农废弃物排放量逐渐增加。

在制浆造纸中，这些废弃物包括制浆备料废渣、碎浆筛浆排渣、机械分切下脚料以及污水处理产生的富含有机质的造纸污泥[1]。

在农业生产、城市绿化及生物炼制中，同样存在着大量生物质剩余废弃物[2]。

生活中，以木质纤维为原料的用品种类繁多,如纸杯、纸盘、纸基包装等。

这类废弃物虽具备环境友好的特点，但是降解需要时间，将其废弃会对环境产生影响，并造成生物质资源的浪费[3]。

如何将这些废弃物资源化利用是亟待解决的问题。

近年来，以生物质为基础的制氢技术逐步发展，为生物质废弃物的转化利用提供了新途径。

1 氢气及生物质制氢氢气无毒、质轻、燃烧性良好，在传统燃料中热值最高，是公认的清洁能源，其开发利用有助于解决能源危机与环境污染问题，受到研究者们广泛关注[4]。

生物质催化制氢技术的研究进展近年来，能源不断稀缺，地球的环境也受到了威胁，清洁能源的研究和应用越来越重要。

一个重要的清洁能源之一是氢能源，而生物质催化制氢技术是实现可持续氢能源生产的有前途的方法之一。

本文将探讨生物质催化制氢技术的研究进展。

一、生物质催化制氢技术的定义生物质催化制氢技术可以将生物质（如纤维素、木材等）转化成氢气和一些碳氢化合物的混合物。

这种技术主要基于生物质气化反应，其主要过程包括氧化还原反应、热裂解、甲烷化、重整、流化床等。

由于生物质催化制氢技术可以充分利用生物质资源，同时也可以将这些生物质转化为高附加值的氢气和化学品，所以受到越来越多的关注。

二、生物质催化制氢技术的发展历程生物质催化制氢技术的发展可以分为三个阶段。

第一阶段是20世纪80年代初，主要以生物质热裂解为主。

然而，由于热裂解过程中，产品含杂物比较多，很难得到高纯度的氢气，同时热量效率也相对较低。

第二个阶段是90年代初，先进的流化床反应器广泛应用于生物质气化反应中。

这种技术可以提高气化效率和产气率，同时还可以实现一些催化反应，如乙醇重整反应等。

第三个阶段是2000年后，生物质催化制氢技术得到了进一步提高。

新型的反应器，比如微型反应器和纳米材料催化技术，得到了广泛应用。

这些先进的反应器可以提高反应速度和选择性，同时还可以实现高效的还原反应。

三、生物质催化制氢技术的研究方向目前，生物质催化制氢技术的研究主要集中在以下三个方面：1. 催化剂的合成与优化催化剂是生物质催化制氢技术中最关键的组成部分，其直接影响氢气生成率和选择性。

现在，有多种催化剂应用于生物质催化制氢反应中，包括镍基催化剂、铁基催化剂、铜基催化剂和贵金属催化剂等。

研究人员在不断探索新型催化剂，并通过优化这些催化剂的组成和结构，提高了生物质催化制氢反应的效率和选择性。

2. 生物质气化反应的机理研究为了更好地理解生物质催化制氢反应，研究人员一直在探索生物质气化反应的机理。

生物制氢技术现状及其发展潜力
生物制氢技术是一种利用微生物代谢产生氢气的技术，其主要原理是通过微生物的代谢过程，将有机物质转化为氢气和二氧化碳等产物。

生物制氢技术具有环保、可持续、低成本等优点，因此备受关注。

下面将从现状和发展潜力两个方面进行阐述。

一、现状
目前，生物制氢技术已经得到了广泛的研究和应用。

在微生物方面，利用厌氧细菌、光合细菌、蓝藻等微生物进行生物制氢已经成为了研究的热点。

在反应器方面，传统的反应器包括连续式、批式、半连续式等，而近年来，微型反应器、膜反应器等新型反应器也被广泛应用。

在生产方面，生物制氢技术已经被应用于废弃物处理、生物质能源开发等领域。

二、发展潜力
尽管生物制氢技术已经取得了一定的进展，但是仍然存在着一些挑战和问题。

首先，微生物的生长速度和产氢能力需要进一步提高。

其次，反应器的设计和优化需要更加精细化，以提高反应器的效率和稳定性。

此外，生产成本也需要进一步降低，以提高生物制氢技术的经济性。

为了解决这些问题，未来的研究方向主要包括以下几个方面：
1. 微生物优化：通过基因工程等手段，改良微生物的代谢途径，提高其产氢能力和生长速度。

2. 反应器设计：开发新型反应器，如微型反应器、膜反应器等，以提高反应器的效率和稳定性。

3. 催化剂研究：开发新型催化剂，以提高反应速率和选择性。

4. 生产成本降低：通过废弃物利用、生物质能源开发等方式，降低生产成本，提高生物制氢技术的经济性。

总之，生物制氢技术具有广阔的发展前景，未来的研究和应用将会更加广泛和深入。

一、引言在当前全球能源形势严峻的背景下，生物质制氢技术作为一种可持续发展的新型能源技术备受关注。

本文将对生物质制氢技术的研究现状和展望进行深入探讨，帮助读者全面了解这一领域的进展。

二、生物质制氢技术概述生物质是指植物在生长过程中固定的光能，可以通过热化学和生物化学方法转化为燃料、化学品等有机化合物。

生物质制氢技术是利用生物质资源生产氢燃料的技术，其优势在于可再生、低碳排放和资源广泛。

随着能源危机和环境污染问题的日益突出，生物质制氢技术受到了广泛关注。

三、生物质制氢技术的研究现状1. 生物质气化制氢技术生物质气化是将生物质物质在高温条件下进行分解，生成一氧化碳、氢气等气体。

通过气化反应，可将生物质转化为合成气，再通过水煤气变换反应制备氢气。

目前，生物质气化制氢技术在实验室和工业化生产中取得了一定进展。

2. 微生物发酵制氢技术生物质可通过微生物发酵产生氢气，这是一种相对环保的生产方法。

随着生物技术的发展，一些特殊菌株的应用使得生物质发酵制氢技术逐渐成熟。

生物质发酵制氢技术在实验室阶段已取得了较好的效果，但在工业化应用中还存在一定的技术难题。

3. 生物质光解制氢技术生物质光解制氢技术利用太阳能作为能源，将生物质中的水分子分解为氢气和氧气。

这是一种潜在的清洁能源制备方式，其研究目前处于实验室阶段，尚未进行工业化应用。

四、生物质制氢技术的展望生物质制氢技术具有巨大的发展潜力，但在实际应用中仍然存在许多挑战。

首先是生物质资源的可持续供应问题，需要建立可持续的生物质供应链；其次是高效的氢气生产技术，需要进一步提高生产效率和降低成本；最后是氢气的应用技术，需要配套发展氢燃料电池等技术。

个人观点与理解生物质制氢技术是未来能源发展的重要方向，具有可持续发展和环境友好的特点。

我认为，在今后的研究中，应当优先考虑改进氢气生产技术，并加大对生物质资源可持续利用和环境友好性的研究。

需要政府、企业和科研机构的共同努力，推动生物质制氢技术的实际应用和商业化。

引言生物质是一种可再生的资源，在其利用的过程中对大气环境的CO净排放量2为0。

在我国，每年大约产生6亿t农业废弃物（如秸秆、稻壳等）及大量的林业废弃物（木屑等），这些废弃物除部分被作为燃料、饲料、肥料以及工业原材料利用外，还有相当一部分没有得到有效利用。

由于化石能源逐步枯竭及其使用过程中的环境问题，生物质的合理利用引起了人们的广泛关注。

生物质的利用方式主要有气化、热解、液化、发酵以及厌氧消化等，生物质制氢可将大量低品质生物质能转化为清洁的高品质氢能。

超临界水气化（Supercritical water gasification，缩写为SCWG）是20世纪70年代中期由美国麻省理工学院(MIT)的Modell提出的新型制氢技术。

超临界水(SCW)是指温度和压力均高于其临界点(温度374.15℃，压力22. 12MPa)的具有特殊性质的水。

SCWG是利用超临界水强大的溶解能力，将生物质中的各种有机物溶解，生成高密度、低黏度的液体，然后在高温、高压反应条件下快速气化，生成富含氢气的混合气体。

在超临界水中进行生物质的催化气化, 生物质的气化率可达到的体积百分含量甚至可超过50%, 反应不生成焦油、木炭等100%，气体产物中H2副产品, 不会造成二次污染。

对于含水量高的湿生物质可直接气化, 不需要高能耗的干燥过程。

目前国内外有关生物质的超临界水气化研究进行得比较少，主要是由于超临界水气化所需的反应温度和压力对设备和材质的要求较高。

但随着人们对超临界水独特的理化特性的逐步了解, 生物质的可再生性、以氢为燃料的燃料电池的高效性等所带来的良好的经济前景和环保优势，使超临界水催化气化制氢技术正日益为人们所重视。

目前,在美国能源部氢能项目的资助下,美国GeneralAtomics公司正在努力将超临界水气化制氢技术推向中试及大规模工业化应用,早在2008年就建立一套工业化示范装置。

1 生物质超临界水气化制氢的反应机理及特点1.1 反应机理生物质超临界水气化制氢技术中，氢气的生成机理非常复杂，至今还不清楚。

化 工 进 展2006 年第 25 卷第 9 期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS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的发展方向。

关键词：生物制氢；光发酵；厌氧发酵 中图分类号：Q 939.9；TK 91文献标识码：A文章编号：1000–6613（2006）09–1001–06Progress of biological hydrogen production (Ⅰ)Mechanism and developmentKE Shuizhou ，MA Jingwei(Department of Water Engineering and Science ，School of Civil Engineering ，Hunan University ，Changsha 410082，Hunan ，China)Abstract ：This paper presents seven types of biological hydrogen production systems and the mechanism ，affecting factors ，methods of enhancement of hydrogen production as well as research progress. The recent studies are focused on photo fermentation and anaerobic fermentation technology. Anaerobic fermentation systems have the great potential to be developed as practical biological hydrogen systems due to its high hydrogen yield. A hybrid system using photosynthesis andfermentative bacteria can enhance the hydrogen production and reduce the need for light. The process will be the future direction of biological hydrogen production.Key words ：biological hydrogen production ；photo fermentation ；anaerobic fermentation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。

生物制氢技术的研究和应用生物制氢技术是利用微生物或植物等生物体代谢过程中所产生的酶去降解有机物，并将其还原成为氢气的技术。

随着化石燃料的使用不断增加，二氧化碳排放和气候变化问题也日益加重，生物制氢技术成为一种环境友好的新型能源技术。

在本文中，我们将探讨生物制氢技术的研究和应用。

一、生物制氢技术的原理和发展历程生物制氢技术是利用微生物代谢作用将有机物质转化为氢气的新型生产氢气方法。

早在上世纪70年代初，日本学者沟口英治发现了产氢细菌Clostridium butyricum的存在和代谢特点并开创了生物制氢研究领域。

20世纪80年代后期，生物制氢技术逐渐进入高峰期，美国、德国、英国等国家相继开始进行生物制氢研究。

这些国家的研究表明，尤其是利用极端嗜热菌制氢的研究成果更加显著。

到了2000年以后，生物制氢技术得到了更大的发展，相关技术在实验室试验和工业应用中都有了一定的进展。

生物制氢技术研究主要包括生物多样性研究、微生物基因工程、转化过程规律研究和分离纯化等方面。

核心技术主要是利用生物制氢反应器的优化设计、自动化控制，以及十分重要的比较环保的氢气提取和纯化技术等。

二、生物制氢技术的应用领域1. 能源领域生物制氢技术的最大的应用领域就是能源领域。

传统的生产氢气方法大多通过煤炭、天然气、电解水等化石燃料来提供能量，存在能源消耗大、环境污染等严重问题。

而生物制氢技术充分利用生物可再生资源，并且在氢气产生过程中不产生二氧化碳等有害气体，具有环保、低碳、绿色等优点。

因此，生物制氢技术有巨大的发展前景，特别是在氢能和新能源汽车等领域。

2. 医药领域除了在能源领域外，生物制氢技术还被广泛应用于医药领域中。

许多生物制氢技术的研究都是从深海、热泉微生物群落中挖掘出来的，这些微生物中的代谢途径和催化酶具有独特的特性，具有很高的生物活性和特异性。

生物制氢技术在医药分离纯化上具有重要的应用价值，可以开发出更多的新型药物，有望成为新一代医药分离纯化工具。

生物制氢技术的研究与应用近年来，环保领域的发展日益壮大，一系列的环保技术也逐渐进入人们的视线，其中生物制氢技术就是一种备受关注的环保技术。

生物制氢技术是指利用生物学的方法，将生物质、废弃物等有机物质降解成氢气和二氧化碳等产物。

该技术具有绿色环保、节能减排等诸多优点，成为研究和应用的热点。

一、生物制氢技术的研究1. 生物制氢的原理生物制氢是通过固定生物体内的降解酶，将有机物质降解成H2和CO2产物，该程序在微生物的细胞质内进行。

生物制氢通常是在好氧条件下通过厌氧代谢产生的，同时还产生了大量的代谢废物和热能。

此外，生物制氢的反应通常是在低氧或者没有氧的条件下进行的。

2. 生物制氢的特点生物制氢技术具有以下特点：（1）低能耗，减少二氧化碳排放，且易于实现。

（2）生物体生长速度快，能源密度大。

（3）微生物生存环境容易调控，生物制氢反应的生产效率高。

（4）反应产物获得容易。

3. 生物制氢技术的研究进展生物制氢技术的研究波澜不断。

从最初的基础研究，到现在的工程化转化和应用，生物制氢技术已经成为生物质能的主要领域之一。

目前主要的研究方向有以下几个：（1）微生物资源的筛选和改良：微生物的特点是反应环境容易控制，因此研究生物制氢的重要方向是微生物资源的筛选和改良。

金属细菌和光合细菌是目前研究的热点。

（2）发酵条件的优化：作为生物制氢反应最重要的参数之一，发酵条件的优化是生物制氢研究的重要方向之一。

影响发酵条件的因素有氧量、温度、pH、废物浓度等。

（3）工程化转化：工程化转化是将科研成果应用到实际生产中的重要途径。

随着生物制氢技术的研究不断深入，在工程化转化方面也出现了新的构想和思路。

例如以光合细菌为基础的微型反应器。

二、生物制氢技术的应用1. 生物制氢技术在能源领域的应用（1）生物质能的转化：生物质能包括生物质固体、生物质液体和生物质气体三种形态，其中生物质液体和生物质气体的生物制氢技术技术成熟。

通过生物制氢技术将其转化成氢气，具有广泛的应用前景。

生物质制氢研究进展摘要：生物质制氢是一项利用微生物的生理代谢作用分解有机物从而产生氢气的生物工程技术，具有产氢稳定性好、产氢能力高等优点，是一种符合可持续发展战略的可再生能源。

本文介绍了生物质制氢的方法及研究进展。

关键词：生物质制氢进展中图分类号:tq116.29 文献标识码:a 文章编号:1672-3791(2011)10(c)-0000-00氢气作为一种极为理想的“绿色能源”，其发展前景是十分光明的，人们对氢能开发和利用技术的研究一直进行着不懈的努力。

常规的制氢方法主要有水电解法、水煤气转化法、甲烷裂化法等，这些方法均需耗费大量能量。

水电解法是国内外广泛采用的制氢方法，电解槽在标准状况下制取1立方米氢气（纯度为99.5%）实际电能消耗是4.5-6.0kw/h。

电解法制氢还需配套纯水制备系统和碱液配制使用设备，使氢气生产成本较高。

随着氢气用途的日益广泛，其需求量亦迅速增加，常规的制氢方法已不能适应社会发展的需要，研究开发更为经济的、有良好环保性能的、可再生的制氢技术成为当今世界的热门课题之一，也是社会可持续发展的需要。

生物制氢技术作为一种无污染的清洁生产技术，已在世界上引起广泛重视，越来越多的科学家投身并致力于生物制氢技术的研究开发和应用，日本、美国等一些国家为此成立了专门机构，并建立了生物制氢的发展规划，以期通过对生物制氢技术的基础性和应用性研究，使该技术实现商业化生产。

我国生物制氢的研究有很大进展，国家863项目也给予支持。

生物质制氢包括两种方法：一种是生物质气化法，即通过热化学转化方式将处理过的生物质转化为燃气或合成气；另一种是生物质微生物制氢法，包括光合生物产氢、发酵细菌产氢、光合生物与发酵细菌的混合培养产氢。

生物质气化法制氢需消耗大量能量，副产物多，很少采用；与光合法生物制氢技术相比，发酵法生物制氢技术在许多方面表现出优越性：目前的研究表明，发酵产氢菌种的产氢能力要高于光合产氢菌种，发酵产氢细菌的生长速率比光合产氢生物快；发酵法生物制氢无需光源，不但可以实现持续稳定产氢，而且反应装置的设计、操作及管理简单方便；可生物降解的工农业有机废料都可作为发酵法生物制氢的原料，原料来源广且成本低廉；兼性的发酵产氢细菌更易于保存和运输。

生物质能转化制氢技术的研究与应用随着环保观念的日益增强，绿色、清洁、可持续的能源成为了未来的主流。

在这种背景下，生物质能转化制氢技术逐渐成为研究和应用的热点。

一、生物质能转化制氢技术的研究生物质能转化制氢技术是利用生物质能源通过热解、气化、生物法等方式产生氢气的一种技术。

热解法是将生物质加热至一定温度，使其内部的化学键断裂，产生大量的氢气。

气化法是将生物质转化为气体，再通过特殊处理获得高纯度氢气。

生物法则是借助微生物、酶类等将有机物转化为氢气。

这项技术的优势在于生物质来源广泛、易获取，是实现可持续发展的重要手段。

同时，生物质转化制氢技术不会产生氧化性废气，符合“零排放”的要求，更好地保护了环境。

二、生物质能转化制氢技术的应用生物质能转化制氢技术在能源领域有着广泛的应用前景。

首先，它可以作为燃料电池的供氢源。

目前，燃料电池的应用范围正在不断拓展，其中以汽车燃料电池为代表。

生物质转化制氢技术可以为燃料电池提供高纯度、可再生的氢气，这将更好地促进燃料电池技术的发展。

其次，生物质能转化制氢技术可以为城市煤气、煤制氢等传统工业提供替代能源。

这将降低传统工业的碳排放量，更好地保护环境。

最后，生物质能转化制氢技术还可以为制氢站等领域提供氢气。

当前，氢能源正逐渐走向实用化，而氢气的储存是实现规模化应用的重要环节。

生物质转化制氢技术可以为制氢站等领域提供氢气，这将加速氢能源的推广和应用。

三、生物质能转化制氢技术的研究方向目前，生物质能转化制氢技术还存在一些不足之处，需要进一步完善。

其中，提高转化效率是最主要的一个问题。

当前的生物质转化制氢技术仍然存在能量损失大、废气排放等问题。

因此，提高技术的转化效率、降低废气排放是未来的研究方向之一。

同时，在生物质能转化制氢技术的应用领域，还需要进一步完善相关的产业标准和政策，推动生物质能转化制氢技术的产业化发展。

只有形成一个完整的产业链，才能更好地推广和应用生物质转化制氢技术。