微生物制氢课件.ppt

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1、微生物制氢韦伟机动F0602005班总纲1.氢能的利用历史2.生物制氢研究发展历程及现状3.三大微生物制氢法4.结语1.氢能利用的曲折史重视－20世经70年代世界性的能源危机爆发，制氢技的实用性及可行性得到高度的重视，当时的能源界将氢气誉为“未来燃料”.80年代能源危机结束之前，人们对各种氢源及其应用技术己经进行了大量的研究。冷落－石油价格回落以后，氢气及其它替代能源的技术研究一度不再出现在一些国家的议事日程中。重新重视－到了90年代，人们对由以化石燃料为基础的能源生产所带来的环境问题有了更为深入的认识。利用化石燃

2、料不是长久之计。此时，世界再次把目光“聚焦”在制氢技术上。氢能的优势1.地球上的氢元素十分丰富2.氢气是最洁净的燃料3.氢能的高效率4.氢是可储存的二次能源三种主要的传统制氢技术1.电解水制氢2.烃类水蒸汽重整制氢3.重油氧化制氢重整法电解水制氢2H2O→2H2↑+02↑电解水方法制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢工程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定的能量，则可使水分解成氢气和氧气。提供电能使水分解制得的氢气的效率一般在75％－85优点：其中工艺过程简单，无污染，转化率高缺点：

3、消耗电量大。目前电解水的工艺、设备均在不断的改进，但电解水制氢能耗仍然很高。烃类水蒸汽重整制氢CnH2n+2+nH2O→nCO↑+(2n+2)H2↑缺点：烃类水蒸汽重整制氢反应是强吸热反应，反应时需外部供热。热效率较低，反应温度较高，反应过程中水大量过量，能耗较高，造成资源的浪费。重油氧化制氢重整法缺点：反应温度较高，制得的氢纯度低，也不利于能源的综合利用。随着氢气用途的日益广泛，其需求量也迅速增加。传统的制氢方法均需消耗大量的不可再生能源，不适应社会的发展需求。生物制氢技术作为一种符合可持续发展战略的课题，已在世

4、界上引起了广泛的重视。德国、以色列、日本、葡萄牙、俄罗斯、瑞典、英国、美国等都投入了大量的人力物力对该项技术进行研究开发近几年，美国每年由于生物制氢技术研究的费用平均为几百万美元，而日本在这一方面研究领域的每年的投资则是美国的5倍左右，而且，在日本和美国等一些国家为此还成立了专门机构，并建立了生物制氢发展规划，以期通过对生物制氢技术的基础和应用的研究，使在21世纪中叶使该技术实现商业化生产。在日本，由能源部主持的氢行动计划，确立的最终目标是建立一个世界范围的能源网络，以实现对可再生能源--氢的有效生产，运输和利用。

5、该计划从1993年到2020年横跨了28年2.生物制氢研究发展历程100多年前科学家们发现在微生物作用下，通过蚁酸钙的发酵可以从水中制取氢气。1931年，Stephenson发现了细菌中的氢酶可以催化氢气与氢离子的可逆反应。1937年，Nakamura发现光合细菌能在黑暗中放氢。1942年，Gaffron和Rubin发现海藻－栅藻能通过光合作用放出氢气。1949年，Gest等研究证明深红红螺菌在有机碳的存在下可以放出氢气1976年，孙国超等分离出了产氢量和产氢时间都较可观的产氢菌。1984年，日本的Miyake等筛

6、选出了平均产氢率达18.4微升/h*mg的非硫光合细菌直到现在，各种生物制氢方法都还不是很成熟现有的研究大多为实验室内进行的小型试验，采用批式培养的方法居多，利用连续流培养产氢的报道较少。试验数据亦为短期的试验结果，连续稳定运行期超过40天的研究实例少见报道。即便是瞬时产氢率较高，长期连续运行能否获得较高产氢量尚待探讨许多研究还都集中在细菌和酶固定化技术上，离工业化生产还有很大差距目前的主要问题微生物制氢的反应机理没没有得到很好的研究（包括各种遗传机制、能量代谢与物质代谢过程的研究），没有建立起完善的理论体系，对科

7、学研究的更快发展不利。微生物为何能产生氢气？？微生物产氢的关键因素－产氢酶产氢过程中能够使质子还原为氢气的酶有固氮酶和氢酶两种。固氮酶是由两种蛋白质分子构成的金属复合蛋白酶,能催化还原氮气成氨，氢气作为副产物产生。氢酶是微生物体内调节氢代谢的活性蛋白。氢酶又可以分为吸氢酶、可逆性氢酶。氢酶在微生物中主要功能是吸收固氮酶产生的氢气。可逆性氢酶的吸氢过程是可逆的，吸氢酶的吸氢过程是不可逆的。因此从产氢需求出发，常勾践吸氢酶基因缺陷的突变体以增加产氢的速率。微生物制氢的三大方法1.光合微生物产氢2.微生物水气转换制氢3.

8、暗发酵制氢光合微生物产氢投入：光能产出：氢气光合微生物产氢直接光解产氢间接光解产氢光发酵产氢直接光解产氢光能光能自养型微生物氢气特点：直接利用光能产生氢气至今对细菌光合产氢的具体步骤没有定论设想反应机理以下式简单表示：6CO2+10H2O→C6H12O6+4H2↑+8O2↑例－绿藻绿藻属于人类已知的最古老植物之一，通过进化形成了能生活在两个截然不同的环境中的