微生物发酵法制氢与产氢微生物的研究进展_汤桂兰
微生物产氢过程的优化研究
微生物产氢过程的优化研究微生物是地球上最古老的生命之一，在地球上的存在时间超过40亿年，其生命功能包括分解有机物、氮循环、固氮、产生甲烷、产生二氧化碳、产生氢气等。
其中，微生物产生氢气的过程已经被广泛研究和应用，因为微生物产氢可以替代化石能源，有着绿色环保的优势。
微生物产氢的基本原理是通过发酵作用将有机物转化为氢气。
这个过程需要微生物通过代谢产生酸和/或酮，酸具有还原性，可以转化为氢气，因此，微生物在发酵过程中产生的酸越多，产氢效率也就越高。
但是微生物在产氢过程中，还会同时产生一些低分子有机酸和乙醇等副产物，这些副产物会影响产氢的效率和产品的纯度，因此，如何对微生物产氢过程进行优化，提高氢气产率和纯度，是当前产氢研究的热点。
一些研究表明，不同营养条件下的微生物能够产生不同种类和量的气体。
在不缺氧的情况下，氢气的产量要比氨和甲烷多。
因此，研究人员提出了一些优化微生物产氢的方法，大体可以归纳为以下几类：1. 选择合适的微生物微生物种类作为微生物产氢的关键决定因素之一，研究人员可以通过对不同微生物菌株的酸快速率、受理能力、产氢速率等指标进行评估，从而推荐出适合产氢的微生物菌株。
目前常见的微生物菌株有：链球菌、桿菌、卡氏氢菌等。
2. 优化培养介质除了微生物菌株之外，培养基组成也是影响微生物产氢的重要因素。
比如，改变培养介质中碳源和氮源等元素的浓度和种类，会显著影响微生物代谢过程和产氢效率。
此外，培养温度和pH值也是影响微生物产氢的因素之一。
3. 剔除不利副产物的产生微生物在产氢的同时，往往还会产生一些不利副产物，例如乙酸和丙酮。
因此，对于微生物细胞内关键代谢通路的优化，可以促进产氢酸的代谢，减少不利副产物的产生，从而提高产氢的效率。
4. 利用微生物代谢网络利用微生物代谢网络，可以模拟反应过程，优化微生物产氢过程。
例如可以通过改变反应参数，增加反应瓶颈步骤的催化效率来增加产氢的效率。
微生物产氢技术是一个处于快速发展阶段的领域，还有很多问题需要解决。
微生物生成氢气的机制与应用
微生物生成氢气的机制与应用随着环境污染和化石能源消耗的日益严重，人们开始寻求一些可再生能源以逐步替代化石能源，其中氢能是被认为最有潜力的候选能源之一。
但是，目前常规的氢气生产工艺需要高温高压反应，其过程中产生的热量与化学物质会产生二氧化碳和二氧化硫等大量污染物质。
于是，工业界与科研人员转向了利用微生物生成氢气的方法。
本文将介绍微生物生成氢气的机制以及其应用。
一、微生物发酵氢气的机制目前，已经发现多种微生物能够利用生物多糖和有机物质通过发酵过程生产出氢气，其中常见的微生物包括厌氧细菌、革兰氏阳性菌、蓝藻等。
微生物发酵氢气的基本机制是通过这些微生物在缺少氧气的条件下，利用各种有机物质进行代谢反应。
在这个过程中，产生的高浓度电子将通过细胞膜途径被输运出来，然后利用氢酶（hydrogenase）催化反应还原为氢气并生成自由能。
由于微生物代谢过程将有机质分解为CO2，H2 和有机酸等化合物，因此微生物发酵产生的氢气，严格来讲是一种“废气”，可以被视为垃圾处理的一种形式。
二、微生物生成氢气的应用利用微生物进行氢气生产具有很多的应用价值，主要包括以下几个方面。
1、环保项目微生物发酵氢气途径是一种非常环保的氢气生产方式，因为它不需要高温高压反应，也不会产生二氧化碳和二氧化硫等大量污染物质。
并且可以利用生物多糖和有机物质进行代谢反应，从而循环利用一些“垃圾”，一定程度上缓解垃圾处理问题。
2、微型能源项目微生物发酵氢气还可以用于微型能源项目中，例如供电，供热等。
由于微生物发酵氢气不需要高温高压反应，因此可以将其应用于一些微小的能源项目中，例如小型便携设备，无线传感器网络等，可能会成为未来微型能源项目的重要组成部分。
3、车用氢气项目微生物发酵氢气还可以用于车用氢气项目中。
由于氢气是比较清洁的燃料，因此它有望替代化石燃料成为今后的能源之一。
当前，微生物发酵氢气可以用于生产一些化学合成氢气相似的生物氢气，这些生物氢气则可以被用于车用氢气电池项目中。
生物发酵制氢技术的研究及进展
文章编号：１００６－４１８４（２００８）０２－００１４－０４收稿日期：２００７－１０－１５作者简介：蒋志城（１９７８－），男，讲师，在读硕士生，主要研究方向：生物化工。
技术进展生物发酵制氢技术的研究及进展蒋志城１，２（１．浙江工业大学，浙江杭州３１００１４；２．杭州职业技术学院，浙江杭州３１００１８）摘要：生物制氢技术具有无污染、成本低、可再生等优点，生物制氢在新能源的研究利用中占有日趋重要的位置。
本文概述了国内生物制氢技术研究的现状。
对厌氧发酵制氢的影响因素进行了阐述。
对生物制氢技术当前存在的问题进行了探讨，并对未来发展进行了展望。
关键词：生物制氢；发酵；生物能源随着世界经济的快速发展和人口的迅速增加，大量开采和使用矿物能源带来的能源短缺和环境污染问题，已促使人类更多地关注对可再生能源和清洁能源的开发和利用。
寻找新的可替代能源和开发可再生能源体系是实现社会可持续发展的必然选择。
氢气是一种清洁、高效的能源，有着广泛的工业用途，潜力巨大，制氢的研究逐渐成为人们关注的热点，但将其他物质转化为氢并不容易。
新兴的生物制氢法是利用某些微生物以有机物为基质产生氢气的一种制氢方法，由于该方法可以在降解有机物的同时产生氢气，来源丰富，价格低廉，将可再生资源利用、污染治理和制氢联合进行，被认为是最具潜力的氢能生产技术之一，因此，已成为目前的研究热点。
生物制氢过程可分为厌氧光合制氢和厌氧发酵制氢两大类。
其中，前者所利用的微生物为厌氧光合细菌（及某些藻类），后者利用的则为厌氧化能异养菌。
与光合制氢相比，发酵制氢过程具有微生物比产氢速率高、不受光照时间限制、可利用的有机物范围广、工艺简单等优点。
因此，在生物制氢方法中，厌氧发酵制氢法更具有发展潜力。
１国内生物制氢发展情况生物制氢技术研究在我国发展较晚，但进展迅速，无论是光解生物制氢技术还是发酵法生物制氢技术，其研究成果均己达到国际水平。
１９７９年，成都生物研究所的刘克鑫、徐洁泉［１］等在沼气发酵污泥的富集培养物中加入薯芋粉完全抑制了产甲烷，转而产氢气，并从中分离出了２４株产氢细菌。
微生物产氢技术的研究
微生物产氢技术的研究微生物产氢技术的研究微生物产氢技术是一种利用微生物代谢产生氢气的新兴技术。
随着全球能源需求的不断增长以及对传统能源资源的限制，寻找替代能源的技术研究变得越来越重要。
而微生物产氢技术的出现就为我们提供了一种新的能源选择。
微生物产氢技术的原理是利用某些微生物的代谢能力来将有机废弃物转化为氢气。
这些微生物通过发酵过程将有机废弃物转化为氢气和二氧化碳。
相比传统的化石燃料，这种技术具有许多优势。
首先，微生物产氢技术是一种清洁能源生产方式。
相较于煤炭或石油等传统能源资源的使用，微生物产氢技术不会产生二氧化碳等温室气体，对环境的污染较小。
这对于减缓全球气候变化有着积极的影响。
其次，微生物产氢技术具有废物利用的优势。
废弃物是一种无法避免的存在，而将废弃物转化为能源可以最大限度地减少资源浪费。
微生物产氢技术可以利用各种废弃物，如农业废弃物、食品废弃物和家庭废物等，转化为有用的氢气，提供了一种可持续的能源解决方案。
此外，微生物产氢技术还具有高效性。
许多微生物在产氢过程中能够高效地将有机废弃物转化为氢气，产氢效率较高。
这为大规模应用微生物产氢技术提供了可行性。
而且，微生物产氢技术还可以通过改变废物的组合、优化反应条件等方式进一步提高产氢效率。
然而，微生物产氢技术也面临一些挑战。
例如，微生物的生长和代谢过程受到温度、酸碱度、营养物质等环境因素的影响，需要寻找最适宜的反应条件。
此外，微生物的生长周期较长，导致产氢速度相对较慢。
因此，如何提高微生物产氢技术的效率和稳定性仍然是一个亟待解决的问题。
总的来说，微生物产氢技术是一种具有巨大潜力的新兴技术，可以为我们提供一种清洁、可持续的能源选择。
通过进一步的研究和技术创新，相信微生物产氢技术将在未来得到广泛应用，为人类的能源需求做出重要贡献。
探索生物质新能源之微生物制氢技术
微生物课程论文
探索生物质新能源之微生物制氢技术
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。
而辅酶Ⅰ的氧化与还原平衡调节产氢则是在碳水化合物发酵过程中，经ＥＭ Ｐ途径产生的 NADPH 和氢离子可以通过与一定比例的丙酸、丁酸、乙醇和乳酸 等发酵过程相偶联而氧化为 NADPˉ，以保证代谢过程中的 NADPH/NADP+的 平衡，因而可以分为丁酸型发酵和乙醇型发酵。发酵细菌可以通过释放氢气的形 式实现 NADPH 与 NADP+之间转化，这种转化在标准状况下不会自发进行，但 在ＮＡＤＰ－铁氧还原蛋白及铁氧还原蛋白酶作用下能够进行，反应式是： NADPH+H+→H2+NADP+。
许多光合细菌在黑暗条件下可以通过厌氧发酵产氢。 4.1.2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，包括梭菌属、固氮 菌属、肠杆菌属、鱼腥蓝细菌属、甲烷球菌属等。发酵产氢分为直接产氢的丙酮 酸脱羧产氢和辅酶Ⅰ的氧化与还原平衡调节产氢两类。
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 下脱羧形成硫胺素焦磷酸-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
2 关于生物质能源
生物质指所有的动、植物和微生物，是通过光合作用而形成的各种生命有机 体。生物质能源，就是贮存在生物质中的以其为载体的能量。它直接或间接来源 于植物的光合作用，可转化为固态、液态 和气态燃料，取之不尽、用之不竭、 可再生。生物质能来源于太阳，所以， 从广义上讲，生物质能是太阳能的一种 存在形式。
微生物产氢技术研究进展
发酵产氢微生物可以在发酵过程中分解有机物 产生氢气, 研究表明, 能够进行发酵产氢的微生物有 许多,其中研究比较多的是梭菌属、脱硫弧菌属和肠 杆菌属, 前两个属中都有氢酶晶体结构, 目前的研究 主要集中在这两个属。不同种类的微生物对同一有 机底物的产氢能力不同, 通常严格厌氧菌高于兼性 厌氧菌
除了传统的微生物筛选方法, 除了传统的微生物筛选方法 现代生物信息学和基因工程的 手段也被用来获取产氢菌株。这些新尝试, 手段也被用来获取产氢菌株。这些新尝试 将会大大推动目标 菌株的获取效率, 是一个值得重视的研究方向。 菌株的获取效率 是一个值得重视的研究方向。
利用纯菌发酵制氢的主要优点
(1) 采用具有高效产氢能力的纯细菌,底 物的降解速度快, 产氢速度快。反应器 可以在较高的负荷下运行。 (2) 细菌可利用的底物比较广泛。 (3) 通过对细菌固定化, 可以利用通常 的厌氧反应器来进行连续流 产氢实验。 (4) 可供选择的固定材料比较多。
利用纯菌产氢的研究方向
(1) 高效产氢能力细菌的分离和鉴定及 相关的包埋技术的研究, 利用现有的分 子生物学的成果, 在分子水平上进行纯 菌的分离和鉴别。 (2) 采用不同种类的产氢细菌联合产氢。 (3) 开发高效的生物制氢反应器的研究。
混合菌产氢研究进展
主要表现在三个方面 利用单纯糖类发酵产氢的研究 利用有机废水发酵产氢的研究 利用固体废弃物发酵产氢的研究
混合培养
混合培养主要是利用厌氧活性污泥, 在 酸性条件下抑制产甲烷阶段的进行转 为发酵产氢。国内外研究者利用混合 微生物发酵不同种类的基质进行产氢 作了大量的研究。目前研究结果表明: 与利用纯菌产氢相比, 利用混合菌系进 行厌氧生物制氢具有明显的优势。
微生物发酵在能源方面的研究进展
微生物发酵在能源方面的研究进展微生物发酵在能源方面的研究进展摘要：微生物技术在新能源开发领域中有广阔的应用潜力，对能源的可持续发展具有重要的理论和现实意义。
简要叙述了生物柴油、燃料酒精、生物制沼气、生物制氢等新能源的原理、优缺点和开发现状，概述了微生物资源在能源领域的应用，指出发掘新的微生物资源或构建工程菌株、明确微生物作用机理、开发新工艺将会是今后研究的重点。
关键词：关键词：微生物资源，能源，可持续发展Abstract：Microbial technology is a potential new technology in new energy development process and it has important theoretical and practical significance on the sustainable development of energy source8·l he Pnn—ciples，Dresent situations，advantages and disadvantages of new energy sources，such as biodiesel，fuel etna—n01．biological methane production，biological hydrogen production and microbial fuel cell were reVlewed·The applications of microbial sources in energy field were summarized．Finally，some research emphasessuch as discover new microbe sources，construct gene engineering microbes，definitize effect mechanismand exploit new technologies were given．Keywords：Microbial sources，Energy sources，Sustainable development目录前言 (1)论文正文 (2)1当今世界及中国的能源状况 (2)2微生物发酵的主要作用以及其与生物能源的关系 (2)1.1微生物与柴油的开发 (3)1.2微生物与氢气制造 (4)1.3微生物与燃料酒精 (4)1.4微生物与沼气 (5)1.5微生物制氢 (6)1.6展望 (8)参考文献 (8)前言能源是人类社会进步与经济发展的重要物质基础。
微生物固定化制氢技术的研究现状与展望
微生物固定化制氢技术的研究现状与展望
1. 研究现状
微生物固定化制氢技术是利用细菌从可生物降解的有机物质中
分解氢，从而实现生物工艺制氢的一种技术。
目前，微生物固定化制氢技术伴随着科学的进步，取得了一定的进展。
首先，研究人员已经成功地建立了一系列细菌，获得了多种细菌的生物质氢制备技术，如由放线菌等建立的微生物发酵过程，以及由枯草芽孢杆菌和芽孢杆菌等建立的基于酸性发酵的系统。
此外，研究人员已经开发了一系列基于催化复合物的新型改性催化剂，能够有效地增加发酵液中的氢气释放。
此外，研究人员也在研究利用细菌聚合酶分解高分子有机物质，如糖，以及利用微生物便携式技术，以提高氢气生成率方面取得了一定的进展。
2. 展望
今后，微生物固定化制氢技术的研究将继续向前发展，可期待的是：
1）逐渐完善基于生物技术的工艺，开发出更高效的微生物固定化氢技术，以便更有效的制氢；
2）发展出可用于大规模工业应用的微生物固定化制氢技术，提高氢气生成率，减少成本，提高投资回报；
3）将微生物固定化制氢技术与其他生物技术相结合，实现可持续发展；
4）研究先进的氢气分离技术，进一步提高氢气的经济性；
5）逐步完善国内外关于微生物固定化制氢技术的管理系统，使之更加完善。
产氢微生物技术的研究进展
产氢微生物技术的研究进展随着氢能源的不断发展，产氢技术也越来越受到关注和重视。
而产氢微生物技术则是一种独特的、可持续的产氢方式，它采用微生物代谢产生氢气，是一种低成本的、高效的产氢方式。
在这篇文章中，我们将讨论产氢微生物技术的研究进展。
一、微生物代谢氢气的原理微生物代谢产氢的原理在于微生物对有机物进行分解时产生的H+离子和电子，进而以化学方式还原成H2，这个过程就是生物合成氢的过程。
其中最常见的一种微生物是草酸菌，它可以通过将草酸转换成氢气进行代谢。
此外，还有一些可以用来产生氢气的微生物，比如烷基芳香类和沼气菌等。
二、微生物产氢的研究进展从产氢微生物的研究历程来看，最开始的研究主要是通过纯培养微生物来生产氢气。
但是，单纯的纯培养并不能解决微生物在环境中生产氢气的问题，因为环境中的各种生物和环境因素都对微生物的产氢能力有影响。
因此，研究者逐渐将研究重点放在了上述环境因素上，如改变温度、氧气、氮气等环境因素以控制产氢微生物的代谢产氢过程。
现在，产氢微生物的研究进展已经达到了一个新阶段，发现了一些可以用来控制微生物产氢能力的基因和酶。
这样，科学家们可以通过基因操作技术来改变微生物的代谢途径，从而实现更高产量和更高效率的H2产生。
此外，一些新的产氢微生物也被发现，例如光合作用产氢的微生物，这种新的产氢技术也被广泛研究。
三、产氢微生物技术的前景展望产氢微生物技术不仅具有可持续性、低成本、高效率的优势，还能够以废弃物为原料，降低废物的排放量。
因此，越来越多的公司开始关注和投资产氢微生物技术，尤其是一些新兴企业，不断试图将产氢微生物技术尽可能地推广到市场上。
以色列的一个技术公司H2 Energy Now，就是在这方面做的相当成功的一个例子。
该公司的微生物产氢技术可以用菜籽油为原料产生氢气，与其他传统的氢气产生方式相比，其节约成本高达30%。
这种技术在以色列被广泛应用，其独特的优越性也被其他国家的企业所关注。
总之，产氢微生物技术的研究进展让我们看到了未来氢能源产业的广阔发展前景。
CSTR生物制氢系统不同发酵类型产氢能力的对比研究的开题报告
CSTR生物制氢系统不同发酵类型产氢能力的对比研
究的开题报告
题目：CSTR生物制氢系统不同发酵类型产氢能力的对比研究
摘要：
随着能源需求的不断增加，寻找替代能源已经成为了全球研究的重
要议题。
生物制氢作为最具潜力的氢气生产技术之一，近年来备受关注。
CSTR生物制氢系统具有稳定、连续操作等优点，因此被广泛用于生物制氢。
但是不同发酵类型对氢气产出的影响还需要进一步研究。
本文将以
某种重点微生物为研究对象，对不同发酵类型下CSTR生物制氢系统的产氢能力进行比较研究。
关键词：CSTR生物制氢系统，发酵类型，产氢能力，微生物
目的和意义：
本研究的目的是探究不同发酵类型在CSTR生物制氢系统中对产氢
能力的影响，分析对比发酵过程中的反应动力学参数和微生物代表群的
演变，为生物制氢技术的改进和高效实现提供科学依据。
研究方法：
本研究将采用CSTR生物制氢系统制备氢气。
以某种具有较高生物
制氢能力的微生物为研究对象，比较不同发酵类型在CSTR生物制氢系统中的产氢能力。
主要研究内容包括：CSTR生物制氢系统建立及运行，不同发酵类型下的氢气产出量和产氢效率的对比研究，反应动力学参数的
比较分析，微生物代表群的演变和群体构成的差异分析。
预期结果：
本研究拟通过对不同发酵类型下CSTR生物制氢系统的研究，探究
各因素对生物制氢产氢率和产氢效率的影响，明确其优点和不足之处，
为生物制氢领域的技术研究和发展提供理论和实践的指导。
同时，本研究还拟为提高CSTR生物制氢系统的氢气产量和效率提供丰富的数据和信息。
微生物产氢技术研究进展共23页文档
微生物产氢技术研究进展
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
生物氢气的制备与应用研究
生物氢气的制备与应用研究在可再生能源的发展中，生物能源食品链被认为是一种有前途的新型能源，其中生物氢气作为一种新兴能源，具有可再生、无污染等特点，备受关注。
本篇文章将介绍生物氢气的制备方法及其应用研究进展。
一、生物氢气的制备方法1. 光生物制氢法光生物制氢法是通过采用微生物进行光合作用或发酵，利用生物体内光合作用或发酵过程中产生的氢气来制备生物氢气。
该方法适用于绿藻、蓝绿藻、细菌、真菌等各种生物体。
2. 快速厌氧发酵法快速厌氧发酵法是利用厌氧细菌进行快速发酵，通过厌氧菌的代谢过程中产生氢气来制备生物氢气。
该方法适用于豆类、谷物、水果等食物垃圾。
3. 生物电化学制氢法生物电化学制氢法是通过微生物的电子传递过程，利用外加电势的作用，促进微生物在电极表面运动并代谢产生氢气，从而实现生物氢气的制备。
二、生物氢气的应用研究进展1. 生物氢气在能源领域的应用研究生物氢气作为可再生能源，已经成为氢燃料电池的理想能源来源。
生物氢气可以直接用于燃烧发电，也可以用于氢燃料电池发电。
在需要高纯度氢气的场合，可以采用分离技术将生物氢气提取出来，得到高纯度氢气后进行储存和利用。
2. 生物氢气在环保领域的应用研究生物氢气的制备过程中不会产生有害物质，不会对环境产生污染。
同时，生物氢气作为一种清洁能源，能够有效减少空气污染和温室气体排放，因此在环保领域有着广泛的应用前景。
3. 生物氢气在农业领域的应用研究生物氢气可以作为肥料使用，可以促进农作物的生长，提高农作物的产量和品质，同时可以减少农药的使用，保证农作物的生态环境。
此外，生物氢气可以用于畜牧业的粪便处理，将动物粪便中的有机物分解，生产氢气，减少有机物的污染和对环境的危害。
结语生物氢气作为一种新型能源，有着广泛的应用前景，在能源、环保、农业等领域的应用中都有着重要的作用。
随着技术的不断进步和应用场景的不断扩大，相信生物氢气在未来的发展中会有着更加广阔的空间和更加深刻的影响。
生物生成氢气与能源的研究
生物生成氢气与能源的研究随着世界人口的增长和经济的发展，人类对能源的需求也越来越大。
然而，化石燃料等传统能源已经显示出其无法永续发展的不足。
因此，生物发酵产氢技术作为一种新型的清洁能源生产方式，在未来的能源领域中扮演着重要的角色。
随着科技的不断发展和研究的深入开展，生物生成氢气与能源的研究也得到了重视和发展。
一、生物发酵产氢的基本原理生物发酵产氢就是利用微生物代谢产生氢气的过程，从有机废物中提取能量，并将其转变为氢气和二氧化碳(或乙酸)。
发酵生产氢气至少需要三种微生物，即产甲烷菌、厌氧氨氧化菌和库埃沙氏细菌。
在这些微生物的相互合作作用下，能够成功地将废物转化为氢气。
由于该技术具有高效、环保、无污染等特点，生物发酵产生氢技术逐渐成为清洁能源的重要研究方向之一。
二、生物发酵产生氢技术的研究进展随着科技的不断发展和研究的深入开展，生物生成氢气与能源的研究也取得了重要的进展和成果。
一方面，研究人员通过改进生化反应器的设计和操作方式，实现了高效、连续、稳定地发酵产氢。
另一方面，人们也在不断探索新的生物代谢途径，改变微生物菌群的比例和分布，增强发酵产氢的效率。
尤其是在近年来人工智能等技术的不断加入，更为深层次地提高了生物生成氢气与能源的研究水平和能力。
三、发酵废弃物制备生物能源的应用前景随着全球的生产和消费的不断增加，废弃物的排放量也越来越多。
如何处理这些废弃物，减少环境污染，是一项重要的工作。
而生物发酵产氢技术正是一种富有前景的解决方案，可以将废弃物转化为清洁能源。
例如，菜市场和厨房的剩余食物废弃物非常非常丰富，这些废弃物通过生物发酵后可以得到大量的氢气，还可以产生其他的能源。
生物生成氢气与能源的研究在未来的应用前景中也非常广泛，它可以应用于许多领域，例如城市垃圾处理、地下生态系统的污水处理等等。
四、结论生物发酵产氢技术是一种清洁、绿色的能源生产方式。
生物生成氢气与能源的研究已经取得了不小的进展，然而仍然面临一些挑战和限制。
生物质发酵产氢技术的研究与应用
生物质发酵产氢技术的研究与应用随着全球对清洁能源的需求日益增长，生物质发酵产氢技术成为了新的研究热点。
生物质发酵产氢技术是指利用微生物代谢产生的酸类物质对生物质进行发酵，进而产生氢气的过程。
这种技术具有能源化学反应和微生物学反应相结合的特点，其广泛应用将有助于解决环境污染和能源短缺问题，也有助于促进可再生能源的发展。
生物质的来源包括植物、农作物秸秆、木材、畜禽粪便等，其中以植物和农作物秸秆为主要原料。
传统的生物质发酵产氢技术主要利用单一种类的葡萄糖等易发酵物质，但当前研究主要针对异源混合物进行研究，以提高产氢效率。
在生物质发酵产氢技术的研究过程中，微生物的种类与数量是影响产氢效率的主要因素之一。
产氢的微生物可分为厌氧菌和光合菌两类。
前者包括乳酸菌、厌氧梭菌、芽孢杆菌等，后者包括光合细菌、光合硫细菌以及光合放线菌等。
这些微生物都可以利用生物质进行代谢，通过分解产生的有机酸发酵产生氢气，因此生物质发酵产氢技术是一种高效的生物能源转换技术。
其中，由厌氧发酵产生氢气的微生物最为常见。
乳酸菌是一类常见的厌氧发酵微生物，其分解生物质到乳酸和酸性二甲基生物碱等化合物，在一定条件下能够利用乳酸转化产生氢气。
芽孢杆菌是另一类常见的厌氧发酵微生物，其通过利用几种简单的碳化合物初始代谢产酸，然后发生酸酸发酵产生氢气。
生物质发酵产氢技术在工业、农业、家庭能源等多领域都有广泛应用。
工业领域中，利用生物质发酵产氢技术能够解决各类工业废弃物的经济和环境问题，并提供可再生能源。
在农业领域中，生物质发酵产氢技术提供了利用农业可再生资源生产能源的途径，有助于促进农村经济发展。
在家庭能源领域，利用生物质发酵产氢技术代替化石燃料，既可减少化石能源消耗，又可降低能源消费成本，同时有助于改善空气质量。
总之，生物质发酵产氢技术的研究和应用将有助于推动可再生能源发展，解决环境污染和能源短缺问题。
未来，随着技术的进一步发展，生物质发酵产氢技术将得到更广泛的应用和推广。
微生物产氢研究的进展和前景展望
预防性措施
• 1．操作规范。操作人员严格按操作规程和安全操作要点执行 • 2．严禁火源。进入贮存室和充气室时,不得携带火柴、打火机等火种 • 3．避免静电。不得穿戴化纤服装、鞋帽及带铁钉的鞋, 要关闭手机。
所有存储设备和门窗定期涂抹抗静电液。 • 4. 建筑物接地。为涉氢建筑物配备齐全的接地系统, 室内所有电器、
二、非产氧光合作用产H2
二、非产氧光合作用产H2
• 紫色非硫细菌（PNS）和绿硫细菌（GS）
• 固氮酶 • 固氮酶基因在有光无氧条件下表达，无铵存在时催化
2H++2e- -> H2的转化。 提高产氢效率： • 分子水平操作： • a、吸收光的天线蛋白被减小，以增加光的捕捉效率。 • b、摄取氢化酶以及和产氢相竞争的电子通道基因被敲除。 • c、培养参数被最优化。 • 目前最经济的产生H2的方法是，利用紫色非硫细菌和绿硫
四、真核生物中的光能自养产氢
• 绿藻 具备较完善基因模型的野生型衣藻。
• 氢化酶 优势：其氢化酶的转换率是其他氢化酶的一百倍。
提高产氢效率：
a、将天线蛋白缩小能够增加H+和e-转移到产氢酶 的数量
b、降低产氢酶对氧气的敏感度。
光合生物反应器的设计
• 经济化的氢气生产要 求：低成本，低消耗， 高产率。
制氢设备和避雷针分别接至地线, 而接地线本身必须符合接地电极的 国家标准。应排除地板上的电荷。 • 5. 远离热源。由于氢气在高温、高压下渗透力很强, 所以氢气瓶不得 靠近热源。夏应防止曝晒, 防止氢气渗透、积聚。 • 6. 减少碰撞。搬运时，氢气瓶装上防震垫圈, 旋紧安全帽, 防止意 • 外转动和减少碰撞。氢气瓶装卸时应轻装轻卸。 • 7. 良好通风。 而且通风口应设置在屋顶的最高位, 屋顶要平整, • 不要凸凹不平, 以防氢气在凹处积聚。
微生物产氢技术的研究与应用
微生物产氢技术的研究与应用一、引言氢能作为一种清洁、可再生以及高效能源，受到世界各国的广泛关注。
近年来，微生物产氢技术作为一种新兴技术，引起了科研界和工业界的广泛兴趣。
本文将重点探讨微生物产氢技术的研究进展及其在实际应用中的潜力。
二、微生物产氢技术的原理微生物产氢技术是利用某些具有产氢功能的微生物，通过其新陈代谢过程，将有机废弃物转化为氢气。
这些微生物通常分为两类，一类是厌氧产氢菌，另一类是光合产氢菌。
1. 厌氧产氢菌厌氧产氢菌能在缺氧条件下，利用有机废弃物进行呼吸，产生氢气。
常见的厌氧产氢菌包括嗜热菌、嗜碱菌等。
这些菌种通常生长在高温或高碱度环境下，适应性强，能够高效地将有机物转化为氢气。
2. 光合产氢菌光合产氢菌利用光能进行光合作用，将有机物转化为氢气。
这些微生物通常包括一些蓝藻、绿藻以及紫细菌。
它们在光照条件下，通过光合作用产生的光合色素，将有机废弃物转化为氢气。
三、微生物产氢技术的研究进展近年来，微生物产氢技术在研究中取得了一系列的进展，主要集中在以下几个方面：1. 菌种的筛选与改良通过对自然界中的微生物进行筛选和改良，得到了一些高效的微生物菌种，如热门的Clostridium spp.等。
这些菌种具有较高的产氢能力和适应性，可以在不同的环境中进行产氢反应。
2. 发酵条件的优化为了提高产氢的效率，研究人员通过调节发酵条件，如温度、pH值、底物浓度等，来优化产氢反应。
同时，还通过添加细胞生长因子、辅酶等物质，提高产氢菌的生长速率和氢气产量。
3. 底物的选择与混合研究人员在微生物产氢技术中尝试了多种底物，如葡萄糖、木糖、纤维素等。
同时，还通过混合不同底物，如混合废弃物和废水等，来提高产氢效率和降低废弃物的处理成本。
四、微生物产氢技术的应用前景微生物产氢技术作为一种新兴的能源转换技术，具有广阔的应用前景。
1. 环境污染治理微生物产氢技术可以将有机废弃物转化为氢气，不仅能够减少废弃物的污染，还可以获取清洁的氢气能源。
微生物的产氢及其应用研究
微生物的产氢及其应用研究微生物，是生物体系中最小的生物单位，它们生长繁殖速度快，代谢能力高，因此被广泛应用于制药、食品发酵、污水处理等方面。
而微生物的产氢也是近年来越来越受到研究者们的关注。
本文将介绍微生物产氢的机理及其应用研究进展。
一、微生物产氢的机理微生物产氢的过程主要包括两个环节：底物的降解和氢气的生成。
1、底物的降解微生物产氢的底物主要来源于可再生生物质，如玉米秸秆、纤维素、木质素等。
微生物通过降解这些底物来获取分子间电子，促进后续产氢过程。
降解过程主要分为两步：（1）氢化：微生物通过酶催化作用将底物中的多糖、蛋白质等有机物质转化为低分子量的有机酸、醇、气体等物质。
（2）酸化：有机酸和醇等物质被进一步降解为产生乙酸、丙酸、丁酸、氢气等物质。
2、氢气的生成微生物产氢的过程是一个自我调节的过程，可以被分为三个阶段：酸封、转化、稳态。
其中，最重要的就是转化阶段。
氢气的生成在这个阶段比较明显。
（1）生物合成微生物利用底物中的电子促进生物合成，在催化作用下将产生的乙酸、丙酸和丁酸等物质转化为氢气和二氧化碳等。
（2）生物氧化还原反应微生物产生的氢气和二氧化碳等物质可以被另外一种微生物氧化还原反应，使之转化为乙酸、丙酸和丁酸等物质。
当微生物处于产氢环节时，氢气的产生速率将远快于它的消耗速率，于是氢气的浓度就越来越高。
当微生物向第二个生长过程转化时，氧化还原反应则变得越来越明显，从而可以减少氢气的浓度。
二、微生物产氢的应用随着环境保护意识的不断提升，研究者们对于产氢技术的研究越来越多。
目前，微生物产氢技术主要应用于以下领域：1、替代化石燃料化石燃料的使用已经成为当今经济运行的必要条件之一，但是它的燃烧会产生大量的污染物，对环境造成极大危害。
微生物产氢技术则可以将氢气作为新型替代能源，以此来替代化石燃料。
2、减少废弃物处理成本废弃物处理一直是环保领域的重点领域，自然气体和其他像污水处理厂一样的污染物也是当今环保领域的主要问题之一。
生物发酵制氢技术的研究及进展
生物发酵制氢技术的研究及进展
蒋志城
【期刊名称】《浙江化工》
【年(卷),期】2008(039)002
【摘要】生物制氢技术具有无污染、成本低、可再生等优点,生物制氢在新能源的研究利用中占有日趋重要的位置.本文概述了国内生物制氢技术研究的现状.对厌氧发酵制氢的影响因素进行了阐述.对生物制氢技术当前存在的问题进行了探讨,并对未来发展进行了展望.
【总页数】4页(P14-17)
【作者】蒋志城
【作者单位】浙江工业大学,浙江,杭州,310014;杭州职业技术学院,浙江,杭
州,310018
【正文语种】中文
【中图分类】TQ11
【相关文献】
1.基于生物发酵技术的中药药渣开发应用研究进展 [J], 刘焕焕;郭枫;许文迪;邱智东;王伟楠
2.微生物发酵法制氢与产氢微生物的研究进展 [J], 汤桂兰;孙振钧;李玉英
3.超声技术在微生物发酵中的应用及其机理研究进展 [J], 刘利平;王亚珍;杨蕾;何荣海;马海乐;孙玲
4.基于微生物发酵技术的餐厨垃圾资源化研究进展 [J], 程昕晖;董子水;马伟芳
5.生物发酵制氢技术的最新研究进展 [J], 吴梦佳;隋红;张瑞玲
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
微生物发酵法制氢与产氢微生物的研究进展_汤桂兰
第23卷第12期2007年12月农业工程学报T ransactio ns o f the CSAE V o l.23 No.12Dec. 2007微生物发酵法制氢与产氢微生物的研究进展汤桂兰,孙振钧※,李玉英(中国农业大学资源与环境学院,北京100094)摘 要:氢是一种理想的清洁能源,在未来的新能源中将占有重要的位置。
该文综述了微生物发酵法制氢和发酵产氢微生物的最新研究进展。
比较了国内外利用纯菌产氢和混合菌产氢的优缺点,纯菌产氢速度快,但纯菌发酵条件要求严格,成本高。
混合菌来源广泛,利用底物广泛,无需灭菌,成本低。
文中还分析了当前微生物发酵制氢技术存在的问题,展望了厌氧发酵制氢的发展前景。
关键词:生物产氢;发酵法产氢;厌氧产氢细菌中图分类号:X 24 文献标识码:A 文章编号:1002-6819(2007)12-0285-06汤桂兰,孙振钧,李玉英.微生物发酵法制氢与产氢微生物的研究进展[J].农业工程学报,2007,23(12):285-290.T ang G uilan ,Sun Zhenjun ,L i Y uy ing .P ro gr ess in m icro bial ferm enta tiv e hydro gen pr oduct ion a nd hy dr og en -pro ducing micr oo rg anisms[J].T r ansactions of the CSA E,2007,23(12):285-290.(in Chinese w ith English abstract )收稿日期:2006-11-30 修订日期:2007-08-15基金项目教育部科学技术研究重点项目(107117)作者简介:汤桂兰(1981-),女,安徽全椒人,博士研究生,从事生物质能的研究。
北京 中国农业大学资源与环境学院,100094。
Email:t-angguilan@※通讯作者:孙振钧,男,教授,博士生导师,从事有机畜牧与农业废弃物的生物处理的研究。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第23卷第12期2007年12月农业工程学报T ransactio ns o f the CSAE V o l.23 No.12Dec. 2007微生物发酵法制氢与产氢微生物的研究进展汤桂兰,孙振钧※,李玉英(中国农业大学资源与环境学院,北京100094)摘 要:氢是一种理想的清洁能源,在未来的新能源中将占有重要的位置。
该文综述了微生物发酵法制氢和发酵产氢微生物的最新研究进展。
比较了国内外利用纯菌产氢和混合菌产氢的优缺点,纯菌产氢速度快,但纯菌发酵条件要求严格,成本高。
混合菌来源广泛,利用底物广泛,无需灭菌,成本低。
文中还分析了当前微生物发酵制氢技术存在的问题,展望了厌氧发酵制氢的发展前景。
关键词:生物产氢;发酵法产氢;厌氧产氢细菌中图分类号:X 24 文献标识码:A 文章编号:1002-6819(2007)12-0285-06汤桂兰,孙振钧,李玉英.微生物发酵法制氢与产氢微生物的研究进展[J].农业工程学报,2007,23(12):285-290.T ang G uilan ,Sun Zhenjun ,L i Y uy ing .P ro gr ess in m icro bial ferm enta tiv e hydro gen pr oduct ion a nd hy dr og en -pro ducing micr oo rg anisms[J].T r ansactions of the CSA E,2007,23(12):285-290.(in Chinese w ith English abstract )收稿日期:2006-11-30 修订日期:2007-08-15基金项目教育部科学技术研究重点项目(107117)作者简介:汤桂兰(1981-),女,安徽全椒人,博士研究生,从事生物质能的研究。
北京 中国农业大学资源与环境学院,100094。
Email:t-angguilan@※通讯作者:孙振钧,男,教授,博士生导师,从事有机畜牧与农业废弃物的生物处理的研究。
北京 中国农业大学资源与环境学院,100094。
Email:su n108@0 引 言能源匮乏、环境污染是未来人类所面临的两大难题。
氢气以其热密度大、洁净燃烧、可再生而被能源界公认为最具潜力的新能源之一。
目前研究发现有几种制氢方法包括热化学制氢、光催化作用制氢、生物制氢等方法。
对于热化学制氢目前正处在实验室试验阶段,而光催化作用制氢,科学家们正努力寻找合适的光催化剂。
生物制氢是目前研究进展最快并很有希望进行规模化生产的一种制氢方法[1]。
由于其使用的原料低廉,生产过程清洁、节能且不消耗矿物资源,正越来越受到人们的关注。
生物制氢的方法可分为细菌发酵法和光合生物法。
细菌发酵法利用碳水化合物作为能量来源,并将其转化成氢气,无需光照条件,同时实现产能和除废的双重目的。
因此,在生物制氢方法中,细菌发酵制氢法更具有潜力。
为了提高发酵产氢能力,许多研究集中在选育高产氢的优势菌种和菌群。
本文主要综述国内外发酵制氢微生物的研究进展和产氢机制,并提出今后的研究方向。
1 国内外利用纯菌产氢进展大自然中能够通过厌氧发酵方式产氢的细菌种类很多。
Gray 等人[2]将所有的产氢微生物分为4类:(1)专性厌氧的异养微生物,它们不具有细胞色素体系,通过产生丙酮酸或丙酮酸的代谢途径来产氢。
包括梭菌属(Clostr idium )、甲基营养菌(M ethy lotrop hs )、产甲烷菌(M ethanogenic bacteria ),瘤胃细菌(R umen bacteria )以及一些古细菌(A r chaea )等,脱硫菌(Desulf ovibrio desulf uricans )是唯一一种具有细胞色素体系的专性厌氧菌。
(2)兼性厌氧菌,含有细胞色素体系,能够通过分解甲酸的代谢途径产氢。
包括大肠杆菌(E scher ichia coli )和肠道细菌(E nterobacter )等。
(3)需氧菌(A er obes ),包括产碱杆菌属(A lcaligenes )和一些杆状菌(B acillus )等。
(4)光合细菌(P hotosy nthetic bacteria )。
厌氧发酵产氢微生物主要包括前2类微生物。
目前发酵法产氢研究得最多的产氢细菌种类主要包括梭状芽孢杆菌属和肠杆菌属。
Oh 等分离的柠檬酸杆菌属(Citrobacter sp.)Y19最大产氢速率达到了32.3mm ol /(g 干细胞・h )[3]。
Chen 等研究pH 值、底物浓度、不同基质组成对厌氧菌Clostr idium buty ricum CGS5产氢的影响,当底物COD 为浓度20g /L,pH 6.0时,最大氢气产率达到209m L/(h ・L)[4]。
哈尔滨工业大学研究人员以消化污泥为菌种来源,分离出高效产氢细菌B 49之后又发现9个发酵产氢菌种。
中试规模的产氢能力达到每天5.7m 3/m 3,其产氢率比国外同类的小试结果高出几十倍,生产成本低于目前广泛采用的水电解法的成本,有望实现生物氢能工业化生产[5]。
1.1 固定化细菌产氢在厌氧菌发酵研究中,人们为了提高反应器内的生物量,普遍利用生物细胞固定化,即微生物载体或包埋285剂的方法,用以提高发酵系统单位体积的产氢能力。
Tanisho等利用聚氨基甲酸乙酯泡沫对Enter obacter aer ogenes E.82005进行了固定化培养,比产氢率从1.5提高到2.2m ol/mo l葡萄糖[6,7]。
黄锦丽等报道了一种适用于连续流产氢过程中产氢菌截留的新方法,以曲霉(A sp er gillus sp.XF101)XF101所形成的菌丝球吸附并固定产氢细菌克雷伯氏菌(K lebsiella ox y toca HP1)进行连续流产氢[8]。
Husen(2006)等以Clostr idium acetobuty licum ATCC824为产氢微生物,用玻璃珠填充的柱状反应器进行连续流试验,产氢速率在89～220 mL/(h・L)[9]。
上述研究成果表明:固定化细胞与非固定化细胞相比具有耐低pH值,持续产氢时间长,抑制氧气扩散速率等优点,提高了反应器内的生物持有量,使单位体积反应器的比产氢速率和运行稳定性均有很大提高。
但作为载体的物质占据反应器内有效空间的比例大,反应器比产氢速率的进一步提高也因此受到一定的限制。
另外,载体对产氢细菌的毒性及对产氢和二氧化碳扩散的阻碍,也影响生物制氢反应器的产氢效能。
同时由于固定化技术中采用的是纯菌种,也为生物制氢技术工业化的操作和管理带来了困难。
1.2 改良细菌产氢除了传统的微生物筛选方法,现代生物信息学和基因工程的手段也被用来获取产氢菌株。
2003年,Kalia VC等通过基因组数据库搜索的方式,筛选出多株可能的产氢细菌。
如极端嗜热菌A quif ex aeolicus,能够降解高氯酸盐的W olinella succinogenes等13株细菌[10]。
Liu诱变Clostridium ty r obutyr icum,使pta基因失活,通过编码pta酶、ack基因和ak酶提高丁酸产量。
结果表明,诱变改变了代谢途径和基因表达,提高了丁酸产量和产氢量[11]。
Chittibatu等采用重组E scher ichia coli BL21为产氢微生物,皮革厂废水为底物,试验中最大产氢率是66mm ol/(L・h),和野生型Enter obacter cloacae IIT-BT-08相比,重组型E.coli BL21的产氢率高于野生型[12]。
这些新尝试,将会大大推动目标菌株的获取效率,是一个值得重视的研究方向。
从利用纯菌发酵制氢的研究结果来看,纯菌的厌氧发酵制氢技术还处于起步阶段,最具有产氢潜力的一类细菌是梭状芽孢杆菌和产氢肠杆菌,其它细菌由于其产氢能力有限,故文献报道的不多(见表1)。
实验方式主要是小型的间歇的分批实验,还有一部分是采用细菌固定化的方式进行连续产氢实验。
因此,利用纯菌发酵制氢的主要优点有:(1)采用具有高效产氢能力的纯细菌,底物的降解速度快,产氢速度快。
反应器可以在较高的负荷下运行。
(2)细菌可利用的底物比较广泛。
(3)通过对细菌固定化,可以利用通常的厌氧反应器来进行连续流(co ntinuous-flow stirred tank)产氢实验。
(4)可供选择的固定材料比较多。
表1 产氢菌的产氢能力T able1 Hy dr og en-pr o ducing abilit y o f hy dr og en-pro ducing bacter ia菌 类基质产氢率(mol/mol葡萄糖)文献E nter obacter cloacae DM11葡萄糖 3.8Kumar,2001[13]Citrobacter s p.Y19葡萄糖 2.49Oh,2003[3]E nterobacter aerogenes玉米淀粉的水解产物 1.36～3.02Palazz i,2000[14]C.p arap utrif ic um M-21乙酰氨基葡萄糖 1.9Evvyernie,2000[15]C.buty ric um CGS5蔗糖 2.78Chen,2005[4]E nterobacter aerogenes HU-101丙三醇 3.69Nakas himada,2002[16]重组E scherichia coli BL21皮革厂废水66mmol/(L・h)Chittibab u,2006[12] Clostridium ty robutyr icum葡萄糖 2.61Liu,2005[11] Clostrid ium acetobuty lic um AT CC824葡萄糖89～220mL/(h・L)Hus en,2006[9] 利用纯菌发酵制氧的主要缺点有:(1)利用纯菌种和固定技术的生物制氢方法,发酵条件要求严格,纯菌种分离成本昂贵,所以只适合于实验室研究。
(2)以连续流(co ntinuous-flow stirred tank)产氢,为了保证反应器内较高的细菌浓度,通常采用纯菌固定化的方式、需要大量的载体和固定剂;并且,固定化技术复杂,且不易选择合适的包埋剂,固定化后的细菌传质阻力增大,对产氢有一定的影响。
(3)文献报道的实验结果多为短期的、小型的研究结果,小型试验易取得瞬间最高产氢率,要长期运行并连续生物产氢、保持较高的产氢量和氢浓度,技术难度高,还有待继续研究。
为了降低纯菌制氢的成本,提高利用纯菌的产氢效率和氢气产量,今后利用纯菌制氢的研究方向将集中在以下几个方面:(1)高效产氢能力细菌的分离和鉴定及相关的包埋技术的研究,利用现有的分子生物学的成果,在分子水平上进行纯菌的分离和鉴别。