江河湖海中的某些在藻类、细菌,能够像一个生物反应器一样,在太阳光的照射下用水做原料,连续地释放出氢气。生物制氢的物理机制是某些生物(光和生物和发酵细菌)中存在与制氢有关的酶,其中主要的是固氮酶和氢酶。 生物制氢技术具有清洁、节能和不消耗矿物资源等突出优点。作为一种可再生资源,生物体又能自身复制、繁殖,可以通过光合作用进行物质和能量转换,同时这种转换可以在常温、常压下通过酶的催化作用得到氢气。 能够产生氢的光合生物包括光合细菌和藻类。目前研究较多的光合细菌是深红红螺菌、红假单胞菌等原核生物。催化光合细菌产氢的酶主要是固氮酶。
光合细菌中含有光合系统,当光子被捕获并送到光合系统后,进行电荷分离,产生高能电子,并形成蛋白质。最后,在固氮酶的作用下进行H 还原,生成H2。许多藻类(如绿藻、红藻和蓝藻)是能够进行光合产氢的微生物,H2代谢主要由氢酶进行。 光合生物制氢中最关键的是要有充分的太阳光照。因此,涉及到合理设计生物制氢反应器中的聚光系统和光提取器。生物制氢的前景很好,当前需要进一步弄清这类生物和微生物制氢的物理机理,并培育出高效的制氢微生物,才有可能使太阳能生物制氢成为一项实用化的技术。
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