生物制氫成套設(shè)備核心技術(shù)的突破點(diǎn)研究

生物制氫成套設(shè)備核心技術(shù)的突破點(diǎn)研究隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)地不斷發(fā)展，能源將面臨短缺的問(wèn)題。著重講述能源的當(dāng)下面臨的問(wèn)題和未來(lái)的方向，對(duì)于氫的重要特點(diǎn)、核心技術(shù)、以及新的突破點(diǎn)研究進(jìn)行了介紹。氫能作為未來(lái)新能源的其中一個(gè)，以不同方式可以制備氫氣，通過(guò)燃料電池直接轉(zhuǎn)為電力，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的回收利用。隨著技術(shù)的不斷突破，我們將步入氫能的新時(shí)代。標(biāo)簽：制氫特點(diǎn)；制氫技術(shù)；突破研究引言當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)不斷飛速的發(fā)展，國(guó)家政府部門也越來(lái)越重視環(huán)境在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要作用。對(duì)污染物的回收再利用是各國(guó)能源技術(shù)的重要技術(shù)。氫能在社會(huì)發(fā)展中具有清潔能力強(qiáng)的功能，生物制氫技術(shù)可以在常溫、常壓等自然環(huán)境下完成氫成為新生能源的氫能技術(shù)，同時(shí)生物制氫在利用有機(jī)丟棄物進(jìn)行制氫，有效的利用丟棄物，從而達(dá)到資源利用和能源產(chǎn)出的雙向目標(biāo)。對(duì)現(xiàn)在存在的生物制氫進(jìn)行比較，高效率的產(chǎn)氫利用光合對(duì)氫酶可以控制氧氣、工藝簡(jiǎn)單、同時(shí)利用太陽(yáng)能利用高等優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)新的產(chǎn)氫技術(shù)。氫能的優(yōu)點(diǎn)來(lái)源廣，利用率高。水儲(chǔ)量在地球?yàn)?1018wt，是氫用不完的重要能源。燃燒值高。氫氣熱值約121061kj/kg，是甲烷、汽油的約2.3倍，乙醇的大概4.4倍，由此可見高于所有生物質(zhì)和化石燃料。清潔度高。氫自身就是無(wú)色無(wú)味無(wú)毒的，如果在空氣中燃燒可以產(chǎn)生水。燃燒穩(wěn)定性好?？梢苑€(wěn)定燃燒，并且燃燒效率很高。存在的樣式多。氫的形態(tài)有氣、液、固等出現(xiàn)時(shí)，可以被各椒環(huán)境所使用。和平性能源?；茉凑加辛坎灰粯樱字率官Y源不平衡。而氫再生源比較廣，并且每個(gè)國(guó)家都有極其豐富的資源，所以說(shuō)氫是和平的能源。生物制氫過(guò)程中主要包括4種方法，分別是：為太陽(yáng)能所用的一些微觀的單細(xì)胞、藍(lán)綠藻，水為主要，經(jīng)過(guò)特殊的氫酶借助光，紫外線完成化合物的作用，把水分成氧，氫氣體，在生物氫過(guò)程中不會(huì)有二氧化碳的出現(xiàn)。藍(lán)綠藻都可以利用光解水產(chǎn)生氫，藍(lán)細(xì)菌產(chǎn)氫是固氮酶催化產(chǎn)氫、氫酶催化產(chǎn)氫；綠藻是在陽(yáng)光下、無(wú)氧情況下由氫酶催化產(chǎn)生氫。2.2酵制暗發(fā)氫技術(shù)指不同型厭氧細(xì)菌利用工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)廢棄物所存在大量的葡萄糖、淀粉、纖維素等有機(jī)物，通過(guò)酵暗發(fā)出現(xiàn)氫。利用秸稈、牲畜糞便、造紙和發(fā)酵工業(yè)廢水作為原料進(jìn)行生物制氫，對(duì)廢棄物進(jìn)行合理利用。2.3酵制光發(fā)技術(shù)以光為能源運(yùn)用有機(jī)物經(jīng)酵光發(fā)進(jìn)行產(chǎn)氫。進(jìn)行廢水處理，深污水本身成分銨鹽控制固氮酶存活率，從而減少制氫過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題，如果檢測(cè)污水中含有金屬、多酚等有毒物質(zhì)，這些有毒物質(zhì)必須經(jīng)過(guò)提前處理，才能進(jìn)行利用。2.4光發(fā)酵和暗發(fā)酵合體制氫技術(shù)兩者相結(jié)合，肯定要比單一使用要占有很大優(yōu)勢(shì)，兩者可以互相交換，互相補(bǔ)充、利用可以很好的提高氫氣的產(chǎn)量。當(dāng)下所面對(duì)的問(wèn)題3.1怎么樣才能選出產(chǎn)氫高的菌種、合適的技術(shù)用來(lái)提高產(chǎn)氫率照論是純的還是混合的菌種，都是為了更好的提高產(chǎn)氫效率。利用研究生物對(duì)菌種變更，快速產(chǎn)氫，菌種改造包括：運(yùn)用代謝進(jìn)行菌種改造。在生產(chǎn)氫的過(guò)程中的酶相同，不同利用蛋白質(zhì)進(jìn)行變更，存活、耐氧性都是可以實(shí)行的。增大底物利用范圍，不僅可以分別出產(chǎn)氫菌種，還可以同過(guò)基因手段降解不同物體的高分子的酶。1.制氫高效的開發(fā)在此過(guò)程反應(yīng)器有很有成效的工作，但其中原理沒有很詳細(xì)的研究，也只是靠PH、水力停止的時(shí)間、接種來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程的控制。這也是打開制氫過(guò)程的新突破，研究菌種之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程的有效控制，核心問(wèn)題是不同細(xì)菌、菌群間的代謝機(jī)制。分析產(chǎn)氫中細(xì)菌的分布，采用熒光原味雜交技術(shù)、示蹤技術(shù)分析菌群的解析。目前代謝構(gòu)造只在一個(gè)單一的細(xì)菌中，怎么樣研究有效地利用是現(xiàn)在的一個(gè)重要科學(xué)問(wèn)題。積極推動(dòng)此類反應(yīng)器將是未來(lái)制氫的重要研究課題。3.2發(fā)酵細(xì)菌對(duì)產(chǎn)氫的穩(wěn)定以及連續(xù)性利用發(fā)酵細(xì)菌產(chǎn)氫有很大的進(jìn)步，同時(shí)產(chǎn)氫的穩(wěn)定和連續(xù)性的問(wèn)題在產(chǎn)氫中是一大障礙，科學(xué)人員曾以菌種固定化、酶固定化技術(shù)來(lái)解決，特別是產(chǎn)氫酶的固定化技術(shù)的突破，將加快產(chǎn)氫的步伐。3.3混合菌發(fā)酵氫中的抑制，發(fā)酵尾對(duì)細(xì)菌的反饋抑制等生活中居民產(chǎn)生的廢水進(jìn)行發(fā)酵適配生物學(xué)一起運(yùn)用的能和特異酶結(jié)合的物質(zhì)，假設(shè)此方法可以提高制氫效果，實(shí)際運(yùn)作中在使用反饋抑制存在的效果不明顯甚至出現(xiàn)產(chǎn)氫效率低的問(wèn)題，不過(guò)隨著技術(shù)的發(fā)展，這些問(wèn)題都會(huì)得到更好的解決。4、未來(lái)生物制氫技術(shù)突破研究和開發(fā)重點(diǎn)4.1采用低溫制氫運(yùn)用環(huán)境優(yōu)良的資源作為中心，該電解池通過(guò)陽(yáng)性微生物的作用，率先實(shí)現(xiàn)低溫（4°C）下運(yùn)行的微生物電解池中，發(fā)現(xiàn)具有較強(qiáng)的耐寒細(xì)菌，驅(qū)動(dòng)電解池生產(chǎn)制氫。有效的突破傳統(tǒng)制氫技術(shù)的溫度，同時(shí)低溫口可以抑制甲烷的出現(xiàn)，這樣就大大的加快了氫氣的轉(zhuǎn)化效率。這一突破研究將廢棄物變成寶，未來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)家庭制氫，這種氫裝置可以制成微波爐大小或冰箱大小，不占空間又具有美觀。4.2激活綠藻含有的氫酶，產(chǎn)生氫目前由于化石燃料的越來(lái)越少，開發(fā)新能源將成為重中之重?？茖W(xué)家通過(guò)生物礦模式，對(duì)二氧化碳進(jìn)行包裹，利用化學(xué)原理改造綠藻的性能，在不改變生物原本的情況下，給予細(xì)胞新性能，綠藻中氫酶激活，然后對(duì)綠藻進(jìn)行光照所產(chǎn)生的氫，持有量可以達(dá)到72小時(shí)，積累生物量，在通過(guò)缺硫培養(yǎng)減弱光合作用，使產(chǎn)生的氫氣可以被自己的呼吸系統(tǒng)消化掉從而產(chǎn)生氫酶。利用這種方法，氫可以很好的錄用喂飽自己在繼續(xù)產(chǎn)氫。此技術(shù)，直接可以將氧轉(zhuǎn)化為氫，實(shí)現(xiàn)空間細(xì)胞功能個(gè)體化，不僅有操作價(jià)值還具有簡(jiǎn)單性，再加上綠藻產(chǎn)氫時(shí)間比較長(zhǎng)，可以得到有效的利用。4.3改造高產(chǎn)氫氣菌種在生物制氫的基礎(chǔ)上改造菌種，同時(shí)找出跟多具有高產(chǎn)氫的生物資源，海洋藻類和藍(lán)細(xì)菌比較有代表性的領(lǐng)域，利用新技術(shù)直接對(duì)氫變更，如，新新菌和在聚合的菌。通過(guò)修飾和創(chuàng)新提高產(chǎn)氫能力。4.4更深的研究產(chǎn)氫機(jī)制走出量會(huì)受酶的影響，研究酶結(jié)構(gòu)、催化電子載體類和順序基因列表有很深的理論意義，深入研究產(chǎn)氫機(jī)制封未來(lái)產(chǎn)氫酶的特性，將會(huì)取得更高的產(chǎn)菌類，從而達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)生物制氫。生物制氫的最終目的就是達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)，因此，要提前考慮所產(chǎn)生的成本問(wèn)題，豐富的產(chǎn)氫是研究的要點(diǎn)，利用農(nóng)業(yè)廢棄物，城市污水，養(yǎng)殖廢水，牲畜類糞便等都具有產(chǎn)氫的潛能，以這些東西為主要原料，不但可以凈化環(huán)境還可以降低成本，從而達(dá)到清潔生產(chǎn)。4.6突破生物制氫技術(shù)光發(fā)酵和暗發(fā)酵互相利用，可以創(chuàng)造有利的條件，不浪費(fèi)資源的同時(shí)，達(dá)到氫氣的大規(guī)模生產(chǎn)，由于生物制氫能源所帶來(lái)的的消耗，溫室效應(yīng)、環(huán)境污染等等，生物制氫是一項(xiàng)具有發(fā)展前途的被稱為“綠色技術(shù)”。5.總結(jié)當(dāng)下是能源耗損最嚴(yán)重的時(shí)候，像每天人們生活要用的煤炭，天然氣等等都有不再利用的劣勢(shì)，因此要不斷研究一項(xiàng)可以利用不可用資源為原材料，創(chuàng)造出新的能源，因此生物制氫最為最具有未來(lái)發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，氫能將?huì)是新的載體，將平衡生物技術(shù)和金屬的成本低的兩個(gè)優(yōu)勢(shì)互相利用。因此生物制氫技術(shù)具有在常溫、常壓等自然環(huán)境中完成氫能技術(shù)的突破。生物制氫主要利用工業(yè)中的廢棄料、工業(yè)廢水等有機(jī)廢棄物進(jìn)行利用，有效的降解廢棄物帶來(lái)的環(huán)境污染，同時(shí)降低了成本。達(dá)到資源利用和能源產(chǎn)出的雙重目標(biāo)。氫氣能量密度高、熱轉(zhuǎn)化效率高(燃燒值為石油的2.5倍左右)、成本低，燃燒時(shí)只形成水，無(wú)二次污染物等優(yōu)點(diǎn)。氫氣作為基本的化工原料在石油化工、化學(xué)制藥、電子和食品行業(yè)等領(lǐng)域也有重要的用途。參考文獻(xiàn)：[1]周末，王金全.制氫技術(shù)發(fā)展概況[J].貴州化工，2003，