光-生物制氢技术2.pdf

2注意：

并非所有的太阳能波长都能被光合系统利用！

例如：

微藻能吸收的光合有效辐射范围为400-700nm。

而紫色细菌能利用的波长范围则在450-900nm。

2实验实例

在实验室规模的多相光生物反应器中模拟光透射、蓝藻

生长动力学和流体动力学制氢。

A：平板光生物反应器B：三维仿真模型

各类制氢技术优劣对比

2

表2.各类生物质制氢技术的优缺点

方法优点缺点

直接生物光解法1.可直接在光照条件下分解1.需要高强度光照

水制氢；2.氧气的存在不利于整个系统

2.与树木和作物相比，太阳3.较低的光化学效率

能转化率可提高10倍

间接生物光解法1.蓝藻可通过分解水制备氢1.需要移除氢化酶以阻止氢气的

气；分解；

2.有固氮能力2.气体混合物中约有30%的氧气

存在

光发酵法1.这些细菌可以利用较宽波1.氧气对固氮酶有抑制作用；2.

段的光能；光转换效率非常低，仅有

2.可使用不同的有机废料1%~5%

暗发酵法1.可以不需要光照，24h产1.氧气是一个非常强烈的氢化酶

生氢气；2.可以使用各种碳抑制剂；2.相对较低的氢气收率；

源作为底物；3.可以产生有3.产品中的气体混合物含有需要

价值的副产品，如丁酸、乳被去除的二氧化碳；4.随着产量

酸和乙酸；4.厌氧过程，所的增加，发酵在热力学上变得

以无氧气限制问题不利

5.5.3光生物制氢技术发展的限制因素

2

ca.产氢量很低，达不到满意的产量要求

b.固氮酶和氢化酶对于氧气的存在十分敏感

c.存在回收氢气的现象

d.没有理想的生物反应器

2光生物制氢技术研究方向

a.优质产氢藻株的筛选与基因工程改造

制得具有高产氢率以及良好的氧抗性的基因工程藻类

b.高效培养和产氢光生物反应器的构建

光生物反应器有自屏蔽现象。

对光生物反应器进行设计、优化和构建

c.制氢系统工业化和经济性可行性评价

2光生物制氢技术展望与应用前景

间接光水解制氢途径

优势：（1）分离制氢和制氧两个过程。

（2）可以在开放式的培养池中固定二氧化碳和释放氧气，在体积较小的

密闭光生物反应器中产氢，降低设备造价和操作费用

（3）产氢效率高且下游处理工艺简单

2大规模工业化光生物制氢发展方向

(1)高