生物氫氣ppt課件(完整版)
【正文】 上仍處于劣勢(shì)，但其以水為制氫底物，在原料上具有優(yōu)勢(shì)。 ? 地球表面約 71%為水所覆蓋，儲(chǔ)水量很大，其中海洋的總體積約為 km3，因此，水是氫的大“倉(cāng)庫(kù)”，以原子百分比表示，水中含有 11%的氫。 氫氣的性質(zhì) 氫氣的燃料特性 ? 在各種氣體中（包括空氣等混合氣體），氫氣的相對(duì)密度最小。標(biāo)準(zhǔn)狀況下（常壓與 0℃ 時(shí)）， H2以無色、無味無臭的氣體存在， 1L氫氣的質(zhì)量是 ；在常壓下，溫度為 ℃ 時(shí)，氫氣可轉(zhuǎn)變成無色的液體；溫度為 ℃ 時(shí)，變成雪狀固體。 ? 生物體及其所產(chǎn)生的各種有機(jī)物中也含有大量的氫，而地球上有機(jī)物歸根結(jié)底來源于光合作用，其中蘊(yùn)藏的氫來源于水。 ? 雖然，許多固氮菌也具有產(chǎn)氫能力，但是因?yàn)檫@類微生物產(chǎn)氫時(shí)需要的 ATP來源于氧化有機(jī)物，而這些微生物氧化有機(jī)物產(chǎn)生 ATP的效率非常低，所以，相對(duì)于以上其他產(chǎn)氫微生物，其產(chǎn)氫速率低，應(yīng)用前景不是很好。 綠藻研究的種類也非常少 ，最常見的是萊茵衣藻，其最高速度低于 2mL/(L ? 不同種類的微生物對(duì)同一有機(jī)底物的產(chǎn)氫能力不同，通常嚴(yán)格厭氧菌高于兼性厭氧菌。 ? 目前，科學(xué)家們更注重采用誘變、分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)手段相結(jié)合的辦法來選育產(chǎn)氫速率快、底物轉(zhuǎn)化效率高、光能利用效率高、利用底物或者有機(jī)廢棄物范圍廣、對(duì)銨離子的耐受能力高的優(yōu)良產(chǎn)氫菌株。 固氮酶 ? 固氮酶還原分子氮為氨，也可以還原氮?dú)庖酝獾娜I化合物，包括氰化物、乙炔及氮氧化物和質(zhì)子。 氫酶是 FeS蛋白，在它們的活性中心一般有兩個(gè)金屬原子。 暗發(fā)酵產(chǎn)氫 產(chǎn)氫微生物能夠根據(jù)自身的生理代謝特征，通過發(fā)酵作用，在逐步分解有機(jī)底物的過程中產(chǎn)生分子氫。 其中，梭狀芽孢桿菌屬主要為丁酸型發(fā)酵產(chǎn)氫途徑；腸桿菌主要為混合型發(fā)酵產(chǎn)氫途徑；丙酮 丁醇梭菌和拜氏梭菌主要為丁醇型發(fā)酵產(chǎn)氫途徑；梭菌屬中部分細(xì)菌、瘤胃球菌屬、 擬桿菌屬等主要為乙醇型發(fā)酵產(chǎn)氫途徑。光合細(xì)菌產(chǎn)氫的機(jī)理和途徑見圖 . 光收集系統(tǒng) 和光反應(yīng)中心 鐵醌 泛琨 e e 鐵氧化蛋白 鐵還原蛋白 細(xì)胞色素 c 細(xì)胞色素 b e e e ATP ADP+Pi 碳源代謝系統(tǒng) （ EMP， TCA等） 底物 電子供體 e H++CO2 ATP ADP+Pi 固氮酶 氫酶 H2 e 圖 光合細(xì)菌產(chǎn)氫的機(jī)理和途徑 光合細(xì)菌所固有的只有一個(gè)光合作用中心的特殊簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，決定了它所固有的相對(duì)較高的光轉(zhuǎn)化效率，以及提高光轉(zhuǎn)化效率的巨大潛力。 研究表明不同微生物利用同一種原料，或者同一種微生物利用不同的原料，其產(chǎn)氫效率或產(chǎn)氫速度也會(huì)有差異。 為了降低制氫成本，也為了生物制氫技術(shù)同時(shí)能治理環(huán)境，近年來許多研究者都在嘗試?yán)酶鞣N廢棄生物質(zhì)，包括農(nóng)業(yè)廢棄物、生活垃圾或者有機(jī)廢水進(jìn)行生物產(chǎn)氫。 預(yù)處理廢棄物 暗發(fā)酵 氣體分離 氫氣 二氧化碳 暗發(fā)酵液再次發(fā)酵 再次產(chǎn)氫或產(chǎn)甲烷 圖 4. 生物產(chǎn)氫中試主要工業(yè)流程 生物制氫將廢棄物資源化、能源化和環(huán)?；跒橐惑w，具有環(huán)節(jié)國(guó)家能源緊張同時(shí)減少環(huán)境污染的雙重作用，是非常有發(fā)展前途的生物技術(shù)。今后的研究重點(diǎn)應(yīng)主要集中在： ? 繼續(xù)篩選自然界中具有高效發(fā)酵產(chǎn)氫活性的微生物； ? 尋找最佳的產(chǎn)氫條件，提高固氮酶、雙向氫酶和其他負(fù)責(zé)調(diào)控產(chǎn)氫效率的重要功能酶的催化活性及抗逆性； ? 利用定點(diǎn)突變、基因敲除、代謝途徑的改變等分子生物學(xué)和遺傳學(xué)技術(shù)手段，得到高效率產(chǎn)氫的工程菌株。 光合細(xì)菌的光發(fā)酵產(chǎn)氫底物也可以來源于各種廢水。 生物制氫原料 雖然許多光合細(xì)菌也能利用單糖產(chǎn)氫進(jìn)行還有些微生物能利用纖維素產(chǎn)氫。在光發(fā)酵產(chǎn)氫的過程中同時(shí)伴隨著吸氫現(xiàn)象，在發(fā)酵過程中，吸氫活性增加，固氮酶活性較弱，產(chǎn)氫量減少。 一些糖類在發(fā)酵過程中，經(jīng) EMP途徑產(chǎn)生的 NADH+H+通過與一定比例的丙酸、丁酸、乙醇和乳酸等發(fā)酵過程相偶聯(lián)而氧化為 NAD+
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