微生物制氢 刘倩18301020102 背景 现代的或狭义的微生物能源的概念是指以有机物为原料,利用微生物生物技术产生的能 量。例如:应用微生物生物技术生产的燃料乙醇、沼气、氢和制备的微生物燃料电池等,都 是微生物能源。这是一个既古老而又新兴的微生物学应用领域。微生物能源是一种可再生能 源,它的开发利用不仅可增加能源供应,改善能源结构,保障能源安全,更重要的是:可促 进世界经济由碳氢化合物经济向碳水化合物经济的转型,保护环境,实现经济和社会的可持 续发展,具有重大的战略性意义。 氢是宇宙中比较丰富的元素是一种高效洁净能源,积极发展氢能是未来能源建设的方 向之一。人们把氢能称为“未来的石油”,这也充分表明了它在经济建设中的重要性。氢能的 开发利用,必须解决廉价氢能源的问题。寻找大规模的廉价制氢技术是各国科学家共同关心 的问题。国家863计划中能源领域主题之一就是大力开发太阳能和生物质能。后续能源的主 题将以氢能、燃料电池为主攻方向。从2010年开始这些能源可望逐步部分地替代石油、煤 炭、天然气等矿物能源。微生物能源作为一种清洁能源,在未来的社会发展中一定会起着举 足轻重的作用。 技术原理 微生物制氢方式主要包括: ①发酵型细菌产氢,即直接把有机底物转化为H2和Co2; ②微藻光合生物制氢将水分解成H2和O2; ③厌氧光合产氢在光能驱动下光合微生物通过消耗有机物产生氢 ④将厌氧光合细菌产氢与发酵型细菌产氢结合起来能充分利用发酵型细菌产生的有机酸有 效地提高产氢率并降低污染物COD。 (一)产氢微生物 科学家们曾设想通过水的电解来获取氢气,但是要使水中的氢气和氧气分开,需消耗大 量的热能。通常水被加热到2500-3000摄氏度的高温才能分解。鉴于存在一系列技术上的困 难,目前仍处于研究探索阶段。人类要广泛的使用氢气作能源,必须研究出制取廉价氢的方 法,经过几十年的研究,生物学家已发现一些细菌和藻类在生命活动中有放氢作用。科学家 们发现具有产生氢气能力的细菌,有四种类型。一种是依靠发酵过程而生长的严格厌氧细菌 第二种是能在通气条件下发酵和呼吸的兼性厌氧细菌,第三种是能进行厌氧呼吸的严格厌氧 菌,第四种是光合细菌,前三种都能够利用有机物从而获取其生命活动所需要的能量。它们 被称为“化能异养菌″。光合细菌可以利用太阳提供的能量,属于自养细菌。近年来,科学家微生物制氢 刘倩 18301020102 背景 现代的或狭义的微生物能源的概念是指以有机物为原料，利用微生物生物技术产生的能 量。例如：应用微生物生物技术生产的燃料乙醇、沼气、氢和制备的微生物燃料电池等，都 是微生物能源。这是一个既古老而又新兴的微生物学应用领域。微生物能源是一种可再生能 源，它的开发利用不仅可增加能源供应，改善能源结构，保障能源安全，更重要的是：可促 进世界经济由碳氢化合物经济向碳水化合物经济的转型，保护环境，实现经济和社会的可持 续发展，具有重大的战略性意义。 氢是宇宙中比较丰富的元素,是一种高效洁净能源，积极发展氢能是未来能源建设的方 向之一。人们把氢能称为“未来的石油”,这也充分表明了它在经济建设中的重要性。氢能的 开发利用,必须解决廉价氢能源的问题。寻找大规模的廉价制氢技术是各国科学家共同关心 的问题。国家 863 计划中能源领域主题之一就是大力开发太阳能和生物质能。后续能源的主 题将以氢能、燃料电池为主攻方向。从 2010 年开始,这些能源可望逐步部分地替代石油、煤 炭、天然气等矿物能源。微生物能源作为一种清洁能源，在未来的社会发展中一定会起着举 足轻重的作用。 技术原理 微生物制氢方式主要包括: ①发酵型细菌产氢,即直接把有机底物转化为 H2 和 CO2; ②微藻光合生物制氢,将水分解成 H2 和 O2; ③厌氧光合产氢,在光能驱动下光合微生物通过消耗有机物产生氢气; ④将厌氧光合细菌产氢与发酵型细菌产氢结合起来,能充分利用发酵型细菌产生的有机酸,有 效地提高产氢率并降低污染物 COD。 （一）产氢微生物 科学家们曾设想通过水的电解来获取氢气，但是要使水中的氢气和氧气分开，需消耗大 量的热能。通常水被加热到 2500-3000 摄氏度的高温才能分解。鉴于存在一系列技术上的困 难，目前仍处于研究探索阶段。人类要广泛的使用氢气作能源，必须研究出制取廉价氢的方 法，经过几十年的研究，生物学家已发现一些细菌和藻类在生命活动中有放氢作用。科学家 们发现具有产生氢气能力的细菌，有四种类型。一种是依靠发酵过程而生长的严格厌氧细菌， 第二种是能在通气条件下发酵和呼吸的兼性厌氧细菌，第三种是能进行厌氧呼吸的严格厌氧 菌，第四种是光合细菌，前三种都能够利用有机物从而获取其生命活动所需要的能量。它们 被称为“化能异养菌”。光合细菌可以利用太阳提供的能量，属于自养细菌。近年来，科学家