最新4生物制氢汇总
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2003年11月在美国首都华盛顿欧米尼·西海姆大酒店举行氢能国 际经济合作伙伴（IPHE）会议，共有15个国家和欧盟政府代表团以及各 国工商界代表参加，中国是成员国之一。其目标是，到2020年，制氢的 成本费用降低到能使其称为交通运输燃料的选择之一。
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氢能——永恒的能源
电：不能大规模存储；氢：可大规模存储。 核聚变：氘 + 氚 → 氦；氢弹、太阳能。 受控核聚变：① 高温（几千万-几亿摄氏度）② 低气体密度（常 温常压下的几万分之一）③ 能量约束时间超过1s。 资源丰富： 氘——海水中含有的氘可供人类以当前能源消费水平使用上亿年； 氚——没有； 锂——锂 + 中子 → 氚，锂可用1~2万年。 分数氢：常规氢与核聚变的中间层。
20
共振传递 在色素系统中，一个色素分子吸收光能被激发后，其中高能电子 的振动会引起附近另一个分子中某个电子的振动(共振)，当第二个分子 电子振动被诱导起来，就发生了电子激发能量的传递。这种依靠电子振 动在分子间传递能量的方式就称为“共振传递”。 在共振传递过程中，供体和受体分子可以是同种，也可以是异种 分子。 能量传递过程中不发生光的吸收和电子的传递。
D·〔P+·A－〕·A1 → D+·〔P·A〕·A1－
这一过程在光合作用中不断反复地进行，从而推动电子在电子
25
PSⅠ和PSⅡ的光化学反应
(3) 清洁。氢本身无色无味无毒，若在空气中燃烧产生水； (4) 燃烧稳定性好。容易做到比较完善的燃烧，燃烧效率很高。 (5) 存在形式多。氢可以以气态、液态或者固态金属氢化物出现， 能适应储运及各种应用环境的要求。 (6) 氢是“和平”的能源。化石能源分布极不均匀，常常引起激 烈的资源争夺。而氢即可再生来源又广，每个国家都有着丰富的氢资源， 因此可以说是“和平”的能源。
通式：hv + CxHy + H2O → H2 + CO2 ;
8
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2. 生物制氢
与传统的化学制氢方法相比，生物制氢具有无污染、可再生和不 消耗宝贵的矿物资源的突出优点。
按培养条件：光合生物制氢（藻类、光合细菌）、发酵细菌制氢 （固氮作用等）、光合生物和发酵细菌联合培养制氢。
按产氢机制：光裂解制氢；光发酵制氢、暗发酵制氢；
21
能量传递过程的能量变化
22
光化学反应
反应中心 反应中心是发生原初反应的 最小单位，它是由反应中心色素分子、 原初电子受体、次级电子受体与供体 等电子传递体，以及维持这些电子传 递体的微环境所必需的蛋白质等成分 组成的。 原初电子受体是指直接接收 反应中心色素分子传来电子的电子传 递体 反应中心色素分子是光化学 反应中最先向原初电子受体供给电子 的，因此反应中心色素分子又称原初
原初电子供体失去电子，有了“空穴”，成为“陷阱” ，便可 从次级电子供体那里争夺电子；而原初电子受体得到电子，使电位值升 高，供电子的能力增强，可将电子传给次级电子受体。供电子给P+的还 原剂叫做次级电子供体(D)，从A－接收电子的氧化剂叫做次级电子受体 (A1)，那么电荷分离后反应中心的更新反应式可写为：
15
天 线 色 素
特殊色素
16
17
18
光的吸收与传递
色素分子的能态 激发态的命运
1.放热 2.发射荧光与磷光 3.色 素 分 子 间的 能 量 传递 4.光化学反应
19
色素分子间的能量传递
激子传递 激子通常是指非金属晶体中由电子激发的量子，它能转移能量但 不能转移电荷。 这种在相同分子间依靠激子传递来转移能量的方式称为激子传递。
式存在 最理想的能源
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氢能的特点
(1) 来源广。自然界存在的氕，其丰度约为氢总量的99.98%。地 球上的水储量为21018万t，是氢取之不尽、用之不竭的重要源泉。
(2) 燃烧热值高。氢气的热值为121061kJ/kg，是甲烷的2.4倍， 汽油的2.4倍，乙醇的4.5倍，高于所有化石燃料和生物质燃料。
10
11
2.1 光合作用
12
光反应
暗反应
电子传递和 光合磷酸化
原初反应
13
舞台
光反应的主要蛋白
来自百度文库
主演
配角
14
2.1.1 原初反应
是指从光合色素分子被光激发，到引起第一个光化学反应为止 的过程。
物理过程：光的吸收、传递 化学过程：电子传递 特点 1.速度非常快，10－12 s ~ 10－9 s内完成； 2. 与温度无关，(77K，液氮温度)(2K，液氦温度)； 3. 量子效率接近1。
23
24
原初反应——光化学反应
原初反应的光化学反应实际就是由光引起的反应中心色素分子 与原初电子受体间的氧化还原反应，可用下式表示光化学反应过程：
P·A hv
P*·A
P+·A－
基态反应中心 激发态反应中心 电荷分离的反应中心
反应中心出现了电荷分离(P+) (A-) ，到这里原初反应也就完成 了。
4
氢能的发展是历史的必然？
能源利用的趋势：高碳 → 低碳； 低氢 → 高氢；固态 → 气态
能源 柴薪 煤炭 石油 天然气 氢
氢/碳 0.01 0.7 1.8 3.5 ∞
碳/氢 100 1.43 0.56 0.29 0
5
氢能发展概况
1974年，国际氢能源协会（International Association for Hydrogen Energy，IAHE）创办，并于2000年开始举办两年一届的国 际氢能论坛（Hyforum）。
4生物制氢
2
1.氢与氢能
元素周期表第一个元素 原子结构最简单 氢气密度最小，无色无味 常压下，-252.87℃时可变为无色液体 常压下，-259.1℃时可变成雪状固体 氢气燃烧产生大量的热（氢能）：142 kJ/g，是汽油发热量的3倍 燃烧速度快，易爆 在自然界中主要以水、石油、煤炭、天然气、生命体、有机物的形
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氢的制备方法
水制氢 电解：通电； 热化学：1000℃，催化剂（Me3O4，MeCl2）； 热裂解：3000℃。 化石能源制氢 煤气化：煤 → 焦炭；C + H2O → H2 + CO; CO + H2O → H2 + CO2 天然气： CH4 + 2H2O → 4H2 + CO2 ; CH4 → 2H2 + C 石油： CH3OH + H2O → 3H2 + CO2 ;
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氢能——永恒的能源
电：不能大规模存储；氢：可大规模存储。 核聚变：氘 + 氚 → 氦；氢弹、太阳能。 受控核聚变：① 高温（几千万-几亿摄氏度）② 低气体密度（常 温常压下的几万分之一）③ 能量约束时间超过1s。 资源丰富： 氘——海水中含有的氘可供人类以当前能源消费水平使用上亿年； 氚——没有； 锂——锂 + 中子 → 氚，锂可用1~2万年。 分数氢：常规氢与核聚变的中间层。
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共振传递 在色素系统中，一个色素分子吸收光能被激发后，其中高能电子 的振动会引起附近另一个分子中某个电子的振动(共振)，当第二个分子 电子振动被诱导起来，就发生了电子激发能量的传递。这种依靠电子振 动在分子间传递能量的方式就称为“共振传递”。 在共振传递过程中，供体和受体分子可以是同种，也可以是异种 分子。 能量传递过程中不发生光的吸收和电子的传递。
D·〔P+·A－〕·A1 → D+·〔P·A〕·A1－
这一过程在光合作用中不断反复地进行，从而推动电子在电子
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PSⅠ和PSⅡ的光化学反应
(3) 清洁。氢本身无色无味无毒，若在空气中燃烧产生水； (4) 燃烧稳定性好。容易做到比较完善的燃烧，燃烧效率很高。 (5) 存在形式多。氢可以以气态、液态或者固态金属氢化物出现， 能适应储运及各种应用环境的要求。 (6) 氢是“和平”的能源。化石能源分布极不均匀，常常引起激 烈的资源争夺。而氢即可再生来源又广，每个国家都有着丰富的氢资源， 因此可以说是“和平”的能源。
通式：hv + CxHy + H2O → H2 + CO2 ;
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2. 生物制氢
与传统的化学制氢方法相比，生物制氢具有无污染、可再生和不 消耗宝贵的矿物资源的突出优点。
按培养条件：光合生物制氢（藻类、光合细菌）、发酵细菌制氢 （固氮作用等）、光合生物和发酵细菌联合培养制氢。
按产氢机制：光裂解制氢；光发酵制氢、暗发酵制氢；
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能量传递过程的能量变化
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光化学反应
反应中心 反应中心是发生原初反应的 最小单位，它是由反应中心色素分子、 原初电子受体、次级电子受体与供体 等电子传递体，以及维持这些电子传 递体的微环境所必需的蛋白质等成分 组成的。 原初电子受体是指直接接收 反应中心色素分子传来电子的电子传 递体 反应中心色素分子是光化学 反应中最先向原初电子受体供给电子 的，因此反应中心色素分子又称原初
原初电子供体失去电子，有了“空穴”，成为“陷阱” ，便可 从次级电子供体那里争夺电子；而原初电子受体得到电子，使电位值升 高，供电子的能力增强，可将电子传给次级电子受体。供电子给P+的还 原剂叫做次级电子供体(D)，从A－接收电子的氧化剂叫做次级电子受体 (A1)，那么电荷分离后反应中心的更新反应式可写为：
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天 线 色 素
特殊色素
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光的吸收与传递
色素分子的能态 激发态的命运
1.放热 2.发射荧光与磷光 3.色 素 分 子 间的 能 量 传递 4.光化学反应
19
色素分子间的能量传递
激子传递 激子通常是指非金属晶体中由电子激发的量子，它能转移能量但 不能转移电荷。 这种在相同分子间依靠激子传递来转移能量的方式称为激子传递。
式存在 最理想的能源
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氢能的特点
(1) 来源广。自然界存在的氕，其丰度约为氢总量的99.98%。地 球上的水储量为21018万t，是氢取之不尽、用之不竭的重要源泉。
(2) 燃烧热值高。氢气的热值为121061kJ/kg，是甲烷的2.4倍， 汽油的2.4倍，乙醇的4.5倍，高于所有化石燃料和生物质燃料。
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2.1 光合作用
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光反应
暗反应
电子传递和 光合磷酸化
原初反应
13
舞台
光反应的主要蛋白
来自百度文库
主演
配角
14
2.1.1 原初反应
是指从光合色素分子被光激发，到引起第一个光化学反应为止 的过程。
物理过程：光的吸收、传递 化学过程：电子传递 特点 1.速度非常快，10－12 s ~ 10－9 s内完成； 2. 与温度无关，(77K，液氮温度)(2K，液氦温度)； 3. 量子效率接近1。
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原初反应——光化学反应
原初反应的光化学反应实际就是由光引起的反应中心色素分子 与原初电子受体间的氧化还原反应，可用下式表示光化学反应过程：
P·A hv
P*·A
P+·A－
基态反应中心 激发态反应中心 电荷分离的反应中心
反应中心出现了电荷分离(P+) (A-) ，到这里原初反应也就完成 了。
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氢能的发展是历史的必然？
能源利用的趋势：高碳 → 低碳； 低氢 → 高氢；固态 → 气态
能源 柴薪 煤炭 石油 天然气 氢
氢/碳 0.01 0.7 1.8 3.5 ∞
碳/氢 100 1.43 0.56 0.29 0
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氢能发展概况
1974年，国际氢能源协会（International Association for Hydrogen Energy，IAHE）创办，并于2000年开始举办两年一届的国 际氢能论坛（Hyforum）。
4生物制氢
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1.氢与氢能
元素周期表第一个元素 原子结构最简单 氢气密度最小，无色无味 常压下，-252.87℃时可变为无色液体 常压下，-259.1℃时可变成雪状固体 氢气燃烧产生大量的热（氢能）：142 kJ/g，是汽油发热量的3倍 燃烧速度快，易爆 在自然界中主要以水、石油、煤炭、天然气、生命体、有机物的形
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氢的制备方法
水制氢 电解：通电； 热化学：1000℃，催化剂（Me3O4，MeCl2）； 热裂解：3000℃。 化石能源制氢 煤气化：煤 → 焦炭；C + H2O → H2 + CO; CO + H2O → H2 + CO2 天然气： CH4 + 2H2O → 4H2 + CO2 ; CH4 → 2H2 + C 石油： CH3OH + H2O → 3H2 + CO2 ;