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2024-08-08 10:12本頁面
【正文】 e development。 hydrogen。展望未來發(fā)展，人們對新能源的關注日益升溫，目前一些新能源利用技術上的突破性研究，為氫能源實際規(guī)模化應用點亮了希望之燈。1新能源新能源是相對于常規(guī)能源—技術上比較成熟且已被大規(guī)模利用，如煤、石油、天然氣、大中型水電等—而言，指尚未規(guī)?；谜诜e極研究開發(fā)的能源，如太陽能、風能、現(xiàn)代生物質能、地熱能、潮汐能以及核能、氫能 [1,2]。日趨惡化的環(huán)境形勢也迫使我們不斷尋求新能源，實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)境和社會的科學發(fā)展。中國政府非常重視并積極發(fā)展新能源，近年來陸續(xù)頒布《可再生能源中長期發(fā)展計劃》和《核電中長期發(fā)展規(guī)劃》等。2氫能目前氫能主要用于石化、冶金等工業(yè)中作為重要原料、物料；固體氫可用于飛船結構材料；氫也可用于燃料電池，如NiMH電池用于手機、筆記本電腦等；其在電動力方面也有廣泛的應用，如汽車廠商通用、福特、豐田、奔馳、寶馬、克萊斯勒等國際大公司，已經(jīng)開發(fā)研制成功氫燃料電池汽車[5]。除核燃料外，所有礦物燃料望塵莫及；⑤熱導率和熱容高，是極佳冷卻工質和熱載體；⑥熱轉化效率高，能量密度高，可以多種形態(tài)儲存，運送成本低等[313]。我國煤炭資源豐富，因此曾經(jīng)是制氫的主要原料之一，但此法因產(chǎn)生CO2明顯高于其他制氫工藝，從溫室效應對全球氣候變暖的影響和化石能源可使用量逐漸減少的角度考慮，此法會逐漸會被其他方法所代替。電解水制氫：電解水制氫反應式：2H2O電解→2H2↑+O2↑，電解水制氫的優(yōu)點產(chǎn)品純度高、操作簡便、無污染、可循環(huán)利用等[6]。光解水制氫：1972年日本學者Fujishima和Honda對光照TiO2電極導致水分解而產(chǎn)生氫氣這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，開啟了光解水制氫技術的研究，但大多數(shù)用于光解水的催化劑僅能吸收紫外光（而其在太陽光中所占比例只有3％左右）。生物質氣化制氫：生物質氣化制氫是將薪柴、稻草、麥秸等在氣化爐（或裂解爐）中進行氣化，裂解生成含氫燃料的技術。然而氣化裂解需要很高的溫度，對設備要求也高，如若用清潔能源（如太陽能、電能等）來代替化石能源提供動力，是未來發(fā)展的一個方向[7,17]。因此此法產(chǎn)氫技術關鍵需要將產(chǎn)生的O2很好分離開，不影響產(chǎn)氫酶活性。藍細菌靠這三種酶共同作用來產(chǎn)生氫氣[8]。此法產(chǎn)氫氣率低、能量轉化率只有33％左右[7]。此法允許O2 、硫化物等存在，該菌對生長條件要求不嚴格。到1949年，Gestmen報道深紅螺菌（Rhodospirilum rubrum）在光照條件下產(chǎn)氫，人們對PSB光合產(chǎn)氫的機制進行了不斷探索，PSB光合產(chǎn)氫的能量轉化率理論上高于厭氧菌的厭氧黑暗產(chǎn)氫過程（106﹥106），Hillmer和Gest測得PSB從乳酸和葡萄糖中產(chǎn)氫的實際能量轉換效率達到72％和32％[5]。3光合細菌與氫氣PSB是地球上最早出現(xiàn)的具有原始光合成系統(tǒng)的原核生物的一個類群，屬于水圈微生物，能在厭氧條件下進行不放氧的光合作用產(chǎn)生氫氣[11]。關于光合細菌產(chǎn)氫機理有兩種觀點: 1)光合產(chǎn)氫是由于非周期電子傳遞鏈功能化的結果，鏈中有反應中心的細菌葉綠素參加。光合細菌通過產(chǎn)氫釋放細胞內(nèi)多余的能量和電子，調節(jié)細胞內(nèi)生理代謝平衡，是光合作用和固氮作用耦連反應的結果[13]。固氮酶則利用ATP、質子和電子，生成氫氣。m的最小值為4，即每產(chǎn)生1 mol的H2，至少需消耗4 mol的ATP；氫酶則主要起吸氫作用,以回收部分能量[13]。PSB光合產(chǎn)氫的基本過程如圖2所示[9,10
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