用中仅周期电子传递链起作用,伴随形成ATP,同化二氧化碳和其他构建过程所需的还原剂 (首先是辅酶2NADH),在供氢体具有较NADH更良好的势能时,或直接在氧化起始基质时 产生,或在可逆的电子传递并消耗能量时产生。Gest(1962)认为,同样的能量依赖系统决 定了光合细菌可能在光照时从硫代硫酸盐、瑚珀酸和其氧化同还原NAD或NADP有联系的 基质产氢气 菌体内的氢转化由固氮酶催化。光合细菌将光能转变为化学能 ATPATP驱动电子逆热力 学梯度传递,分解有机物或硫化物产生氢气和二氧化碳,。电子传递是非环式的,分子氢气 的形成是机体排除还原剂(电子)过剩的方法,放氢气是一种调节机制,对维持机体的在末 端受氢体不足时的生命活动很重要,几十亿年前,地球大气层中并没有氧气,但有氢气和氮 气,大气呈还原态。此时则出现了氢气和氮气的生物。固氮酶和氢酶被认为是在无氧条件下 产生的,直到出现了蓝细菌,他们能利用太阳能分解水,放出氧气,大气逐渐变化为氧化态, 地球上开始出现需氧生物,利用氢气和氮气的特性就逐渐消失了。现在仍然有一些生物(如 光合细菌等),具有氢代谢这个历史遗迹,他们可以起能量调节作用。能量多于时放氢气, 反之吸氢气或进行氢气的再利用,这对于生物本身是有益的 2厌氧发酵产氢机理 发酵产氢微生物可以在发酵过程中分解有机物产生氢气,包括肠杆菌属、梭菌属、固氮 菌属、鱼腥蓝细菌属等。发酵产氢分为直接产氢的丙酮酸脱羧产氢和辅酶1的氧化与还原平 衡调节产氢两类。许多光合细菌在黑暗条件下也可以通过厌氧发酵产 丙酮酸脱羧作用分为两种方式:第一种是丙酮酸,首先在丙酮酸脱羧酶的作用下脱羧形 成由硫胺焦磷酸一酶的复合物,同时将电子转移给还原态的铁氧还原蛋白,然后在氢酶的作 用下重新氧化成氧化态的铁氧还原蛋白,产生分子氢,第二种是通过甲酸裂解的途径产氢 丙酮酸脱羧后的甲酸及厌氧环境中二氧化碳和氢离子产生的甲酸可以通过铁氧还原蛋白和 氢酶生成二氧化碳和氢气 技术应用 从长远看,包括氢燃料电池车在内的新能源汽车的关键技术终将实现质的突破,将从根 本上改变目前以石油为基础的交通能源格局。近日位于德国莱茵河畔的两座新加氢站的建造 合同已经签订。2019年建设完成后,每座加氢站每天能够为多达20辆氢能客车提供总计 500千克氢气,此举可显著减少污染物排放,人类过去百年的能源进化史,本质上就是碳氢 比的调整史,氢含量不断提高,能量密度也随之不断提高。氢气基础能量密度是汽油的三倍 因此未来从碳能源转向氢能源大有益处 近年来一些国家和主要汽车企业纷纷发布停售燃油汽车时间表,新能源汽车成为未来发 展的主要趋势。相对纯电动汽车而言效率更高,更节能环保的氢燃料电池汽车,被一些国家 和企业认为是未来新能源汽车发展的方向,因而有着“氢芯”之称的氢燃料电池国产化状况令 人关注 世界首列国产氢能源有轨电车在2015年19日下线,车辆加满一次只需三分钟,可持续 行驶一百公里,最高运行时速可达70公里,这一新产品填补了氢能源在全球有轨电车领域 应用的空白,也使我国成为世界上第一个掌握氢能源有轨电车技术的国家。 日本从1987年度开始实施利用细菌和藻类开发氢燃料的计划,日本微生物工业技术研 究所以提高光合作用微生物生产氢的生产效率为目标,将选择能够高效率生产氢的微生物, 揭示氢气产生的机制。预定以此为基础重组基因,改良微生物,以大幅度的提高微生物生产 氢气的能力,为利用微生物生产氢气尽早投入实际生产和应用创造条件用中仅周期电子传递链起作用，伴随形成 ATP，同化二氧化碳和其他构建过程所需的还原剂 （首先是辅酶 2 NADH）,在供氢体具有较 NADH 更良好的势能时，或直接在氧化起始基质时 产生，或在可逆的电子传递并消耗能量时产生。Gest（1962）认为，同样的能量依赖系统决 定了光合细菌可能在光照时从硫代硫酸盐、瑚珀酸和其氧化同还原 NAD 或 NADP 有联系的 基质产氢气。 菌体内的氢转化由固氮酶催化。光合细菌将光能转变为化学能 ATP,ATP 驱动电子逆热力 学梯度传递，分解有机物或硫化物产生氢气和二氧化碳，。电子传递是非环式的，分子氢气 的形成是机体排除还原剂（电子）过剩的方法，放氢气是一种调节机制，对维持机体的在末 端受氢体不足时的生命活动很重要，几十亿年前，地球大气层中并没有氧气，但有氢气和氮 气，大气呈还原态。此时则出现了氢气和氮气的生物。固氮酶和氢酶被认为是在无氧条件下 产生的，直到出现了蓝细菌，他们能利用太阳能分解水，放出氧气，大气逐渐变化为氧化态， 地球上开始出现需氧生物，利用氢气和氮气的特性就逐渐消失了。现在仍然有一些生物（如 光合细菌等），具有氢代谢这个历史遗迹，他们可以起能量调节作用。能量多于时放氢气， 反之吸氢气或进行氢气的再利用，这对于生物本身是有益的。 2.厌氧发酵产氢机理 发酵产氢微生物可以在发酵过程中分解有机物产生氢气，包括肠杆菌属、梭菌属、固氮 菌属、鱼腥蓝细菌属等。发酵产氢分为直接产氢的丙酮酸脱羧产氢和辅酶 1 的氧化与还原平 衡调节产氢两类。许多光合细菌在黑暗条件下也可以通过厌氧发酵产氢。 丙酮酸脱羧作用分为两种方式：第一种是丙酮酸，首先在丙酮酸脱羧酶的作用下脱羧形 成由硫胺焦磷酸—酶的复合物，同时将电子转移给还原态的铁氧还原蛋白，然后在氢酶的作 用下重新氧化成氧化态的铁氧还原蛋白，产生分子氢，第二种是通过甲酸裂解的途径产氢， 丙酮酸脱羧后的甲酸及厌氧环境中二氧化碳和氢离子产生的甲酸可以通过铁氧还原蛋白和 氢酶生成二氧化碳和氢气。 技术应用 从长远看，包括氢燃料电池车在内的新能源汽车的关键技术终将实现质的突破，将从根 本上改变目前以石油为基础的交通能源格局。近日位于德国莱茵河畔的两座新加氢站的建造 合同已经签订。2019 年建设完成后，每座加氢站每天能够为多达 20 辆氢能客车提供总计 500 千克氢气，此举可显著减少污染物排放，人类过去百年的能源进化史，本质上就是碳氢 比的调整史，氢含量不断提高，能量密度也随之不断提高。氢气基础能量密度是汽油的三倍， 因此未来从碳能源转向氢能源大有益处。 近年来一些国家和主要汽车企业纷纷发布停售燃油汽车时间表，新能源汽车成为未来发 展的主要趋势。相对纯电动汽车而言效率更高，更节能环保的氢燃料电池汽车，被一些国家 和企业认为是未来新能源汽车发展的方向，因而有着“氢芯”之称的氢燃料电池国产化状况令 人关注。 世界首列国产氢能源有轨电车在 2015 年 19 日下线，车辆加满一次只需三分钟，可持续 行驶一百公里，最高运行时速可达 70 公里，这一新产品填补了氢能源在全球有轨电车领域 应用的空白，也使我国成为世界上第一个掌握氢能源有轨电车技术的国家。 日本从 1987 年度开始实施利用细菌和藻类开发氢燃料的计划，日本微生物工业技术研 究所以提高光合作用微生物生产氢的生产效率为目标，将选择能够高效率生产氢的微生物， 揭示氢气产生的机制。预定以此为基础重组基因，改良微生物，以大幅度的提高微生物生产 氢气的能力，为利用微生物生产氢气尽早投入实际生产和应用创造条件