微生物產(chǎn)氫研究的進(jìn)展和前景展望課件

PerspectivesandadvancesofbiologicalH2productioninmicroorganisms微生物產(chǎn)氫研究的進(jìn)展和前景展望Perspectivesandadvancesofb目錄1微生物產(chǎn)氫23前景展望4背景簡(jiǎn)介光和生物反應(yīng)器目錄1微生物產(chǎn)氫23前景展望4背景簡(jiǎn)介光和生物反應(yīng)器微生物產(chǎn)氫研究的進(jìn)展和前景展望課件能量密度高；氫能的優(yōu)勢(shì)可再生能源；燃燒后只產(chǎn)生水，不產(chǎn)生具有溫室效應(yīng)的CO2

和其它有毒氣體，成為極具開發(fā)潛力的未來清潔能源。能量密度高；氫能的優(yōu)勢(shì)可再生能源；燃燒后只產(chǎn)生水，不產(chǎn)生具有氫氣的用途石油化工電子工業(yè)冶金工業(yè)食品加工浮法玻璃精細(xì)有機(jī)合成航空航天怎樣制??？氫氣的用途石油化工怎樣制取？制取氫氣的方法1.用氧化亞銅作催化劑從水中制取氫氣。2.用新型的鉬的化合物從水中制取氫氣。3.用光催化劑反應(yīng)和超聲波照射把水完全分解的方法。4.陶瓷跟水反應(yīng)制取氫氣。5.生物質(zhì)快速裂解油制取氫氣。6.從微生物中提取的酶制氫氣。7.用細(xì)菌制取氫氣。8.用綠藻生產(chǎn)氫氣。9.有機(jī)廢水發(fā)酵法生物制氫氣。

10.利用太陽能從生物質(zhì)和水中制取氫氣。11.用二氧化鈦?zhàn)鞔呋瘎?在激光的照射下,讓水分解成氫氣和氧氣.制取氫氣的方法1.用氧化亞銅作催化劑從水中制取氫氣。生物制氫生物制氫光合作用產(chǎn)氧光和作用（藍(lán)藻和植物）非產(chǎn)氧光和作用（紫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌）光合作用產(chǎn)氧光和作用非產(chǎn)氧光和作用OtherwaysOtherways一、細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)H2一、細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)H2微生物產(chǎn)氫研究的進(jìn)展和前景展望課件一、細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)H2發(fā)酵型細(xì)菌：a.嚴(yán)格厭氧型b.兼性厭氧化能異養(yǎng)型氫化酶實(shí)驗(yàn)得出：嗜熱微生物的高溫發(fā)酵是最高效的。兼性厭氧發(fā)酵效率較低。對(duì)氧不敏感的菌產(chǎn)生更多的氫氣。一、細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)H2發(fā)酵型細(xì)菌：厭氧微生物“微生物燃料電池（MFC）”系統(tǒng)底物：食品生產(chǎn)中的廢液（含糖量很高）產(chǎn)物：H2或電能

MFC系統(tǒng)能夠引導(dǎo)微生物代謝中形成的電子產(chǎn)生電能。細(xì)菌MFC系統(tǒng)產(chǎn)生的H+和e-會(huì)形成一個(gè)回路，在電化學(xué)增強(qiáng)作用下，這個(gè)回路的陰極會(huì)直接形成H2。厭氧微生物“微生物燃料電池（MFC）”系統(tǒng)底物：食品生產(chǎn)中的二、非產(chǎn)氧光合作用產(chǎn)H2二、非產(chǎn)氧光合作用產(chǎn)H2微生物產(chǎn)氫研究的進(jìn)展和前景展望課件二、非產(chǎn)氧光合作用產(chǎn)H2紫色非硫細(xì)菌（PNS）和綠硫細(xì)菌（GS）固氮酶固氮酶基因在有光無氧條件下表達(dá)，無銨存在時(shí)催化2H++2e-->H2的轉(zhuǎn)化。提高產(chǎn)氫效率：分子水平操作：a、吸收光的天線蛋白被減小，以增加光的捕捉效率。b、攝取氫化酶以及和產(chǎn)氫相競(jìng)爭(zhēng)的電子通道基因被敲除。c、培養(yǎng)參數(shù)被最優(yōu)化。目前最經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)生H2的方法是，利用紫色非硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌，以及用食品工業(yè)中含糖量極高的廢液,加速細(xì)菌的產(chǎn)H2發(fā)酵。二、非產(chǎn)氧光合作用產(chǎn)H2紫色非硫細(xì)菌（PNS）和綠硫細(xì)菌（G三、產(chǎn)氧原核生物光能自養(yǎng)產(chǎn)H2藍(lán)細(xì)菌固氮酶、鎳鐵-氫化酶依賴氫化酶的藍(lán)細(xì)菌中，NADH和NADPH產(chǎn)生途徑：光和產(chǎn)氫途徑發(fā)酵產(chǎn)氫途徑光和發(fā)酵產(chǎn)氫途徑三、產(chǎn)氧原核生物光能自養(yǎng)產(chǎn)H2藍(lán)細(xì)菌微生物產(chǎn)氫研究的進(jìn)展和前景展望課件氫化酶需要一個(gè)厭氧的環(huán)境。藍(lán)細(xì)菌的鎳鐵-氫化酶的優(yōu)勢(shì)在于它比其他藻類和嚴(yán)格厭氧生物的氫化酶有更強(qiáng)的耐氧能力。提高產(chǎn)氫效率的途徑：通過減小天線蛋白的大小和使更多的H+和e-流向氫化酶，在光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)氫的能力和穩(wěn)定性上的顯著進(jìn)步，能被設(shè)計(jì)到藍(lán)細(xì)菌系統(tǒng)中。例如：通過敲除NDH-1的集裝基因所改造出的工程菌胞藻PCC6803被觀察到提升了5倍的光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)氫量。這個(gè)敲除阻礙了電子流從PSI到質(zhì)體醌庫的流動(dòng)，因而改變了電子的流向而使NADP+被還原。氫化酶需要一個(gè)厭氧的環(huán)境。藍(lán)細(xì)菌的鎳鐵-氫化酶的優(yōu)勢(shì)在于它比四、真核生物中的光能自養(yǎng)產(chǎn)氫綠藻具備較完善基因模型的野生型衣藻。氫化酶優(yōu)勢(shì)：其氫化酶的轉(zhuǎn)換率是其他氫化酶的一百倍。

四、真核生物中的光能自養(yǎng)產(chǎn)氫綠藻微生物產(chǎn)氫研究的進(jìn)展和前景展望課件提高產(chǎn)氫效率：a、將天線蛋白縮小能夠增加H+和e-轉(zhuǎn)移到產(chǎn)氫酶的數(shù)量

b、降低產(chǎn)氫酶對(duì)氧氣的敏感度。提高產(chǎn)氫效率：a、將天線蛋白縮小能夠增加H+和e-轉(zhuǎn)移到產(chǎn)光合生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)光合生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)化的氫氣生產(chǎn)要求：低成本，低消耗，高產(chǎn)率。最普遍最經(jīng)濟(jì)：生產(chǎn)β-胡蘿卜素食物以及多種保健產(chǎn)品的人工池。（開放型）光合作用生產(chǎn)氫氣需要更完善的封閉型生物反應(yīng)器。維持缺氧的環(huán)境，從而收集氫氣。經(jīng)濟(jì)化的氫氣生產(chǎn)要求：低成本，低消耗，高產(chǎn)率。生物線圈反應(yīng)體系包括一些纏繞在圓柱形支撐結(jié)構(gòu)上的軟管，藻類營(yíng)養(yǎng)就是通過這一圓柱形結(jié)構(gòu)汲取的。優(yōu)勢(shì)：價(jià)格便宜，設(shè)計(jì)模塊化。生物線圈反應(yīng)體系藻類光合生物反應(yīng)器a、反應(yīng)容器安置在溫室中，能夠有助于實(shí)現(xiàn)較高程度的控光和控溫。b、體系中包含促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)混勻和培養(yǎng)基全深度光能分配的優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)還將對(duì)于區(qū)域的要求降到最低。藻類光合生物反應(yīng)器研究中……具備分散性光能捕獲和生物反應(yīng)器容器的系統(tǒng)將進(jìn)一步促進(jìn)精簡(jiǎn)型生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)的發(fā)展。例如：菲涅爾透鏡可用于將光源聚焦于反應(yīng)器試管上。另一個(gè)突破是光纖的引入，使得為控溫生物反應(yīng)器提供光能成為可能。研究中……具備分散性光能捕獲和生物反應(yīng)器容器的系統(tǒng)將進(jìn)一步促展望1.在生物反應(yīng)器中用藍(lán)藻和綠藻分解水生產(chǎn)氫氣有一定的優(yōu)勢(shì)。2.很難評(píng)價(jià)這兩種分解水的光能利用生物（綠藻和藍(lán)細(xì)菌）誰代表了更有潛力的系統(tǒng)。優(yōu)勢(shì)：可安置于不可耕種的土地上，減少跟作物生產(chǎn)的競(jìng)爭(zhēng)。展望1.在生物反應(yīng)器中用藍(lán)藻和綠藻分解水生產(chǎn)氫氣有一定的優(yōu)勢(shì)防爆措施

預(yù)防性措施警報(bào)性措施急救性措施防爆措施 預(yù)防性措施1．操作規(guī)范。操作人員嚴(yán)格按操作規(guī)程和安全操作要點(diǎn)執(zhí)行2．嚴(yán)禁火源。進(jìn)入貯存室和充氣室時(shí),不得攜帶火柴、打火機(jī)等火種3．避免靜電。不得穿戴化纖服裝、鞋帽及帶鐵釘?shù)男?要關(guān)閉手機(jī)。所有存儲(chǔ)設(shè)備和門窗定期涂抹抗靜電液。4.建筑物接地。為涉氫建筑物配備齊全的接地系統(tǒng),室內(nèi)所有電器、制氫設(shè)備和避雷針分別接至地線,而接地線本身必須符合接地電極的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)排除地板上的電荷。5.遠(yuǎn)離熱源。由于氫氣在高溫、高壓下滲透力很強(qiáng),所以氫氣瓶不得靠近熱源。夏季應(yīng)防止曝曬,防止氫氣滲透、積聚。6.減少碰撞。搬運(yùn)時(shí)，氫氣瓶裝上防震墊圈,旋緊安全帽,防止意外轉(zhuǎn)動(dòng)和減少碰撞。氫氣瓶裝卸時(shí)應(yīng)輕裝輕卸。7.

良好通風(fēng)。而且通風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在屋頂?shù)淖罡呶?屋頂要平整,