生物制氢研究进展_产氢机理与研究动态.doc

化工进展 2006 年第 25 卷第 9 期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 生物制氢研究进展() 产氢机理与研究动态 柯水洲，马晶伟（湖南大学土木工程学院水科学与工程系，湖南 长沙 410082）1001摘 要：阐述了 7 类生物制氢系统的产氢机理、影响因素以及提高产氢率和产氢量的方法，介绍了国外最新的研究进展。光发酵生物制氢技术和厌氧发酵生物制氢技术是研究的热点，而厌氧发酵由于产氢效率较高而成为最具潜力的生物制氢技术之一。光合发酵杂交技术不仅减少了所需光能，而且增加了氢气产量，同时也彻底降解了有机物，使该技术成为生物制氢技术的发展方向。关键词：生物制氢；光发酵；厌氧发酵中图分类号：Q 939.9；TK 91文献标识码：A文章编号：10006613（2006）09100106 Progress of biological hydrogen production()Mechanism and development KE Shuizhou，MA Jingwei (Department of Water Engineering and Science，School of Civil Engineering，Hunan University，Changsha 410082，Hunan，China)Abstract ：This paper presents seven types of biological hydrogen production systems and the mechanism，affecting factors，methods of enhancement of hydrogen production as well as research progress. The recent studies are focused on photo fermentation and anaerobic fermentation technology.Anaerobic fermentation systems have the great potential to be developed as practical biological hydrogen systems due to its high hydrogen yield. A hybrid system using photosynthesis andfermentative bacteria can enhance the hydrogen production and reduce the need for light. The process will be the future direction of biological hydrogen production. Key words：biological hydrogen production；photo fermentation；anaerobic fermentation目前全世界所需要的 80%的能源都来自于化石燃料，但其储量有限，且趋于枯竭。化石燃料燃烧时生成 COx、SOx、NOx、CxHx、烟雾、灰尘、焦油和其他有机化合物，造成了严重的环境污染并使全球气候发生变化1。为了缓解能源危机和环境问题，氢气将是最佳的替代能源。氢是一种清洁的新型能源，不含碳、硫及其他的有害杂质，和氧燃烧时只生成水，不会产生 COx、SOx和致癌物质，大大地减轻了对环境的污染，保护了自然界的生态平衡。氢除了具有化石燃料的各种优点外，还有它独特的优点，即：可储存性、可运输性好；不仅是所有已知能源中能量密度最大的燃料（122 kJg 1），还可作为其他初级能源（如核能、太阳能）的中间载能体使用；转换灵活，使用方便，清洁卫生2。氢能是一种可再生的永久性清洁能源，符合人类长远发展的需要。因此，从 20 世纪 70 年代起，世界各国就对氢能的开发研究十分重视。用氢制成燃料电池可直接发电，也可采用燃料电池和氢气蒸汽联合循环发电，其能量转换效率大大高于现有的火力发电。除了作为能源，氢气还有着其他广泛的用途，如用于氢化工艺中生产低分子量饱和化合物，生产氨、盐酸和甲醇，提炼金属矿，作为防腐防氧化的除氧剂、火箭发动机的燃料、发电机的制收稿日期 20060227；修改稿日期 20060403。第一作者简介 柯水洲 (1964)，男，博士，教授，主要从事研究水处理工程。Email 。1002化工进展 2006 年第 25 卷冷剂等，液氢还可用于低温及超导工业。氢气可以通过很多工艺制取，包括电解水、光解水、热解水、热化学分解水和热催化重整、热解、气化、汽化富氢有机化合物等 35。当前，90%以上的氢气来自于天然气、轻油馏分的气化重整工艺，电解水、气化煤和重整甲烷也是工业上常用的方法6。但这些方法大都以化石燃料为能源，属能量密集型产业，不利于环境保护与社会的持续发展。氢气也可以在微生物的作用下利用水和有机物来生产，这些微生物既有自养微生物又有异养微生物。绿藻和蓝细菌等自养微生物能够以二氧化碳为碳源通过分解水来制取氢气。暗发酵细菌和光营养细菌等异养微生物则能够利用有机物产生氢气。生物制氢工艺基本上都在常温常压下进行，能耗低，物制氢却一直未能应用于实践。许多技术问题，如微生物的筛选、反应器的设计、操作条件的优化等仍有待解决，该技术的成本问题也得到关注。从经济上讲，生物制氢技术在近期还不能与传统的化学制氢技术相匹敌。但是从环境保护的角度来看，生物制氢的前景将非常广阔。2 生物制氢系统生物制氢按照微生物的种类、是否需要光照以及底物的不同等方面可以分为以下几类。2.1 光合成生物制氢系统（也称直接生物光解制氢系统）植物和藻类通过光合作用生成有机化合物，而产氢藻类可通过相同的生物过程按以下反应生成氢气对环境无害，而且还可利用有机废物这种用之不竭2H2O 光能 2H2O2 (1)的可再生能源 68。1 生物制氢的发展利用微生物制取氢气这一课题已经研究了几十年。在 20 世纪 30 年代，第一次报道了细菌暗发酵制取氢气。随后在 1942 年 Gaffron 和 Rubin 报道了绿藻利用光能产生氢气，1949 年 Gest 和 Kamen 发现了光营养产氢细菌。Spruit 在 1958 年证实了藻类可以通过直接光解过程产氢而不需要借助于二氧化碳的固定过程。Healy（1970 年）的研究表明光照强度过高时由于氧气的产生 Chlamydomonas moewsuii 的产氢过程将受到抑制。20 世纪 70 年代能源危机期间，全世界对生物制氢进行了大量的研究。Thauer 于 1976年指出，由于暗发酵至多只能将 1mol 葡萄糖生成4mol 氢气和 2mol 乙酸，故其很难应用于实际生产中。而光营养细菌可以将有机酸等底物完全转化为氢气，所以此后生物制氢的研究基本上都集中于光发酵。20世纪 80 年代初在世界范围内研究与发展计划（R&D）对可再生能源的支持逐渐减少。到 90 年代早期，环境问题日益严重，又使人们将注意力集中到可替代能源上。在德国、日本、美国生物制氢 R&D 的支持下，藻类利用光能从水中制取氢气这一领域得到了广泛的研究。然而，这一过程中总的太阳能转化效率仍然很低。另一方面，暗发酵和光营养细菌可以从低成本的底物或有机废物中制取氢气。由于既可以产生清洁能源又可以处理有机废弃物，美国和日本政府支持开展了数个长期的研究计划9。预计于 21 世纪中期可实现生物制氢技术的实际应用。自发现微生物产氢至今已有半个多世纪了，生这一过程涉及光吸收的两个不同系统：裂解水和释氧的光系统(PS)和生成还原剂还原 CO2的光系统(PS)。PS吸收光能后光解水，释放出质子、电子和氧气，电子在 PS吸收的光能的作用下传递给铁氧还蛋白（Fd）。可逆氢化酶接受还原态铁氧还蛋白传递的电子并释放出氢气6。产生的气体中H2O2为 21。H2OPSPSFd氢化酶H2O2在这两个系统中，2 个光子（每一系统一个光子）用来转移水中的 1 个电子和还原 CO2或形成H2。由于脱氢酶对 O2很敏感，当环境中氧气浓度接近 1.5时，脱氢酶迅速失活，产氢反应立即停止，所以光合过程产生的 H2和 O2必须及时进行分离10。为此，产生了两相工艺：首先在第一相经普通的光合作用将 CO2固定到含氢化合物中，然后在第二相中经光照、厌氧发酵产生分子氢8。Kosorov 等11进行了 Chlamydomonas reinhardtii 持续产氢的研究，产氢速率为每 100 h 7.95 mmol(H2)L1，相当于0.08 mmol(H2)/(Lh)。2.2 光分解生物制氢系统（也称间接生物光解制氢系统）蓝细菌可以利用光合作用通过以下两个步骤合成并释放 H212H2O6CO2光能C6H12O66O2 (2) C6H12O612H2O 光能12H2 6CO2 (3)蓝细菌（或称蓝藻）属革兰氏阳性菌，具有和第 9 期柯水洲等：生物制氢研究进展（）1003高等植物同一类型的光合系统及色素，能够进行氧的合成。蓝细菌在形态上差异很大，有单细胞的、丝状的、也有聚居的。所需的营养非常简单，空气(N2和 O2)、水、矿物盐和光照即可。蓝细菌的许多种属都含有能够进行氢代谢和氢合成的酶类，包括固氮酶和氢化酶。固氮酶催化产生分子氢，氢化酶既可以催化氢的氧化，也可以催化氢的合成，是一种可逆双向酶。已对蓝细菌的14 个属的众多菌种在不同条件下进行了研究，随菌种和条件不同氢气产率差异很大，其中 Anabaena菌氢的产率较高。Pinto 等12证明 A. variabilis 突变体 PK84 的 产 气 量 高 于 其 野 生 型 ， 可 达 6.91nmol(H2)/g(蛋白质)h。2.3 光合异养菌水气转化反应制氢系统Rhodospirillaceae 属的某些光能异养菌能够以CO 为唯一碳源在无光照中生长，在一氧化碳脱氢酶（一种氧化还原酶）的催化下产生 ATP，同时放出 H2和 CO2。该反应是酶促反应，且只能在低温低压下进行。反应方程如下CO(g)H2O(l) CO2(g)H2(g) G0= 20 kJ/mol (4)Rubrivivax gelatinosus CBS 属紫色非硫细菌，它不仅可以在无光照环境中进行 CO-水转化反应，将空气中的 CO 转化为接近理论产量的 H2，还可以在光照及 CO 为惟一碳源条件下，通过 CO2固定过程高搅拌速率(250 r/min)、气相中 20%为 CO 的条件下，CO 氧化的比产氢速率为 0.8 mmol/ming(细胞)。2.4 光发酵生物制氢系统光发酵的所有生物化学途径都可以表示为(CH2O)x 铁氧还蛋白 固氮酶 H2 ATP ATP属光营养细菌的紫色非硫细菌可在厌氧且缺氮条件下以有机酸为底物生成氢气。式(5)式(8)表示以乙酸、乳酸、苹果酸和丁酸为底物时的最大产氢量。香族化合物产氢也已有研究9。C6H12O612H2O 光能12H26CO2 (9)固氮酶是光营养细菌产氢的关键酶。在有氮气存在的条件下，它催化分子氮还原为氨同时释放出少量氢气N28e8HnATP2NH3H2nADPnPi （Pi代表磷酸） (10)在缺氮但有光照的条件下，固氮酶催化反应式(5)式(8)生成氢气和二氧化碳，所以氮的存在会抑制产氢过程。另外，铵可使固氮酶失活而抑制产氢14。由于可以将废弃有机物转化为氢气，许多研究者对光营养细菌的间歇培养、连续培养、以角叉胶、琼脂凝胶、多孔玻璃、活化玻璃或聚氨酯泡沫为载体的细胞固定化培养等进行了深入的研究8。一般而言，固定化培养的氢气产率要比自由生长高得多。Rb. Spheroides 悬浮 培养 时 产 氢速 率 为 40 50mL(H2)/(Lh) 15和 80100 mLH2 /(Lh) 16， 而该菌种固定于活化玻璃中培养时产氢速率为 3.64.0 mL(H2)/(mLh)，产氢速率大大提高。尽管氢气产率较高，该工艺仍有许多瓶颈需要突破：固氮酶自身需要大量的能量，较低的太阳能转换效率和光合生物反应器占地面积较大，光合生物反应器的设计、运行困难，成本较高。总之，该工艺和其他所有涉及光合过程的工艺的产氢效率都较低，经济上尚不可行。既然光发酵和间接光解生物制氢工艺以有机物为底物，那么可以考虑采用更简单、更有效的厌氧发酵生物制氢工艺来制取氢气。2.5 厌氧发酵生物制氢系统（也称暗发酵生物制氢系统）厌氧微生物可以在暗环境中以碳水化合物为底物 生产氢 气。 这些微 生物包 括专 性厌氧 微生物Clostridium、Bacillus 和 Methylotrophs，兼性厌氧微生物 Escherichia 和 Enterobacter17。在厌氧发酵中，葡萄糖首先经糖酵解（EMP）等途径生成丙酮酸，合成 ATP 和还原态的烟酰胺腺C2H4O22H2O 光能4H22CO2 C3H6O33H2O 光能6H23CO2 C4H6O53H2O 光能6H24CO2 (5)(6) (7) 嘌呤二核苷酸（NADH）。然后由 C. butyricum 等厌氧发酵细菌将丙酮酸转化为乙酰辅酶 A（CoA），生成氢气和二氧化碳。丙酮酸还可以转化为乙酰 CoA和甲酸，而甲酸极易被 Escherichia coli 等厌氧发酵C4H8O26H2O 光能10H24CO2 (8)除有机酸外，单糖（如葡萄糖）和多糖（如淀粉）也可以用来产氢，见式(9)。光营养细菌利用芳细菌转化为氢气和二氧化碳。在不同条件下乙酰CoA 最终被不同微生物转化为乙酸、丁酸和乙醇。NADH 用于形成丁酸和乙醇，剩余的 NADH 被氧化为 NAD并释放 H2。乙酰 CoA 形成丁酸和乙酸1004化工进展 2006 年第 25 卷的过程伴随着 ATP 合成，为微生物活动提供能量。大多数厌氧发酵细菌需要在氢化酶的催化下产生氢气。所有已知的氢化酶均为含铁和硫的蛋白质。氢化酶一般可分为两大类：可溶性酶和膜结合酶。前者通常参与产氢过程，而后者则与氢的氧化有关。在能量学上，异养型厌氧菌产氢十分有利，它们能从产氢反应中获得比光营养菌更多的能量，而且由氢酶催化的产氢反应不需 ATP。然而，它们分解有机物不彻底，分解速率缓慢，影响了氢气产率及产氢速率。1 mol 葡萄糖理论上只能产生 24 molH2。C6H12O62H2O 2CH3COOH2CO24H2 G0= 184 kJmol1 (11) C6H12O6CH3CH2CH2COOH2CO22H2 G0= 257 kJmol1 (12) 125.0 mL(H2)/g(COD)。总的来说，pH 值必须在酸性范围以抑制产甲烷菌等氢营养菌的生长，但不能低于 4。已有的研究均表明 pH 值低于 4 时产氢菌的生长及产氢过程都受到明显的抑制。故 pH 值为 4是生物制氢工艺 pH 值控制的一个下限。对连续产氢系统而言，氢分压是一个极为重要的影响因素。产氢代谢途径对氢分压敏感且易受末端产物抑制。当氢分压升高时，产氢量减少，代谢途径向还原态产物的生产转化。CO2的浓度也会影响产氢速率和产氢量。细胞可通过磷酸戊糖途径（PP 途径）将 CO2、丙酮酸、NADH 合成琥珀酸和甲酸，该途径与 NADH-氢化酶（通过氧化 NADH为 NAD来产氢）产氢反应相竞争。从发酵体系中有效地去除 CO2可以减少对 NADH 的竞争，提高产氢量。Mizumo 等25研究了向反应器中喷射氮气C6H12O62CH3CH2OH2CO2C6H12O62H22CH3CH2COOH2H2O(13) (14) 对氢分压的影响，结果表明可使氢气产率提高 68%而对末端产物无影响。Tanisho 等26向反应器中吹入 氩气以 去除 二氧化 碳和降 低氢 分压， 使剩余虽然理论上末端产物为乙酸的发酵过程氢气产量最高，但实践中却发现末端产物为乙酸和丁酸的混合酸发酵氢气产量较高见式(11)和式(12)，而较低的氢气产量与末端产物为丙酸和还原态的乙醇、乳酸的代谢相关见式(13)和式(14)8。Clostridium pasteurianum、C. butyricum、C. beijerinkiic 产氢量较大，C. propinicum 产氢量较小18。为提高其产氢能力，必须使细菌代谢朝着挥发性脂肪酸而非乙醇、丁醇等醇类和乳酸等还原态酸的方向进行。碳水 化合物是较常见的厌氧发酵微生物的底物，尽管以蛋白胨为单一碳源也可以产生氢气，但其产率和碳水化合物相比还是低很多。当碳水化合物和蛋白质同时作为碳源产氢时，发现随着碳水化合物的快速消耗，氢气大量产生，而溶解性蛋白质却很难被降解19，表明碳水化合物比蛋白质更适合于生物制氢。各种产氢菌的产氢能力受操作条件影响很大，如 pH 值、水力停留时间（HRT）、氢分压等，发酵末端产物也因微生物生长的环境而异。pH 值对氢化酶活性及代谢途径影响很大，是最关键的操作条件之一。已报道的最佳 pH 值相差较大，Lee 等20报道蔗糖间歇发酵的最佳 pH 值为 9.0，而任南琪等21用蔗糖、Lay22用淀粉进行连续发酵的最佳 pH 值分别为 4.04.5 和 4.75.7。Hwang 等23用葡萄糖间歇发酵 pH 值为 5.0 时达到最大产气量。Khanal 等24用蔗糖和淀粉进行间歇发酵，产气量均在 pH 值5.55.7 时最大，分别为 214.0 mL(H2)/g(COD)和NADH 增加，氢气产率从 0.52 mol(H2)/mol 葡萄糖提高到 1.58 mol(H2)/mol 葡萄糖。细胞固定化生长系统与悬浮生长系统相比具有很多优势，最明显的就是反应器内生物量高且可以重复使用。常用的细胞固定化方法有添加活性炭等载体以形成生物膜，污泥颗粒化、自絮凝以形成颗粒污泥等。Kim 等27考察了用聚乙烯醇（PVA）形成生物膜和投加阳离子聚丙烯酰胺（PAM）形成颗粒污泥两种细胞固定化方法，发现颗粒污泥更适合于连续流制氢工艺。Chang 等28比较了向固定床生物反应器中投加膨胀黏土和活性炭作为载体的性能，在 HRT 为 1 h，以蔗糖为底物（20 g/L）时后者产氢速率较大，为 1.32 L(H2)/(Lh)。当使用中空纤维微滤膜时，产氢速率增加到 3.0 L(H2)/(Lh)，相当于 121 mmol(H2)/(Lh)。2.6 光合发酵杂交生物制氢系统光合发酵杂交生物制氢系统包括非光合细菌和光合细菌，可以提高生物制氢系统的产氢量。非光合细菌 C. butyricum 等不需光照就能够降解碳水化合物产生氢气，产生的有机酸又可以被光合细菌利用。由于有机酸产氢反应的自由能是增加的，厌氧细菌不能继续利用有机酸合成氢气，所以厌氧菌不可能完全降解葡萄糖合成更多的氢气，而光合细菌可以利用光能使这一反应得以进行6,9。非光合细菌和光合细菌也可以在不同的反应器中分别进行产氢29。非光合细菌首先在第一相第 9 期柯水洲等：生物制氢研究进展（）1005（暗反应器，不需光照）中将有机物降解为有机酸并生成氢气，出水进入第二相（光反应器，需光照）后，光合细菌便彻底降解有机酸产生氢气。该系统中，非光合细菌和光合细菌分别在各自的反应器中进行反应，易于控制其分别达到最佳状态。这两种细菌的结合不仅减少了所需光能，而且增加了氢气产量，同时也彻底分解了有机物。该工艺已成为生物制氢工艺的发展方向。2.7 体外氢化酶生物制氢系统微藻理论上可以通过磷酸戊糖途径（PP 途径）将 1 mol 葡萄糖转化成 12 mol 氢气，而实际上没有一种微生物能有如此高的产率，因为在这样的反应中细胞不能生长而将会被自然选择所淘汰。而且，这样接近理论值的产率只有在接近平衡状态，即极低 的 反 应 速 率 和 极 低 的 氢 分 压 下 才 能 达 到 。Woodward 等30在这 一条件下利 用从 Pyrococcu furiosus 中提纯的氢化酶，以 NADP+（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）为电子载体，通过磷酸戊糖循环将 1 mol 6-磷酸葡萄糖转化成 11.6molH2，非常接近理论值，比一般微生物的产率高出许多倍。但这样的产氢系统是否在微生物体内存在则有待证明。3 结 语 由于可以产生清洁无污染、高热值的氢能源，而且可以利用可再生资源，因此生物制氢技术备受关注。我国生物制氢技术的研究起步较晚，但也已取得一些成果。经过半个多世纪的研究，生物产氢技术虽然有了很大的进展，但基本上仍处于开发阶段，尚未实用化。各种制约因素如较低的太阳能转换效率、受产物的抑制、操作条件等使现有的产氢系统的产氢速率不够高，菌种的改良、制氢的规模化等许多瓶颈还有待进一步突破。参 考 文 献1 Bockris JOM. The origin of ideas on hydrogen economy and its solution to the decay of the environment J. Int. J. Hydrogen Energy，2002，27：731740.2 Dunn S. Hydrogen futures：toward a sustainable energy system J. Int. J. Hydrogen Energy，2002，27：235264.3 Veziroglu T N. Twenty years of the hydrogen movement. 19741994 J. Int. J. Hydrogen Energy，1995，20：17.4 Ramachandran R，Menon R K. An overview of industrial uses of hydrogen J. Int. J. Hydrogen Energy，1998，23：593598.5 Rosen M A，Scott D S. Comparative efficiency assessments for arange of hydrogen production processes J. Int. J. Hydrogen Energy，1998，23：653659.6 Das D，Veziroglu T N. Hydrogen production by biological processes：a survey of literature J. Int. J. Hydrogen Energy，2001，26：1318.7 Hallenbeck P C，Benemann J R. Biological hydrogen production：fundamentals and limiting processes J. Int. J. Hydrogen Energy，2002，27：11851194.8 Levin D B，Lawrence P，Murry L. Biohydrogen production：prospects and limitations to practical application J. Int. J. Hydrogen Energy，2004，29：173185.9 Liu Hong. Bio-Hydrogen Production from Carbohydrate-Containing Wastewater D. Hong Kong：the University of Hong Kong，2002. 10 Ghirardi M L，Zhang L，Lee J W，et al. Microalgae：a green sourceof renewable H2 J.Trends Biotechnol.，2000，18：506511. 11 Kosorov S，Tsygankov A，Seibert M，et al. Sustained hydrogenphotoproduction by Chlamydomonas reinhardtii：effects of culture parameters J.Biotechnol. Bioeng.，2002，78：731740.12 Pinto F A L，Troshina O，Lindblad P.A brief look at three decades ofresearch on cyanobacterial hydrogen evolution J. Int. J. Hydrogen Energy，2002，27：12091215. 13 Maness P C，Weaver P F. Hydrogen production from a carbon-monoxide oxidation pathway in Rubrivivax gelatinosus J. Int. J. Hydrogen Energy，2002，27：14071411. 14 Zhu H，Suzuki T，Tsygankov AA，et al. Hydrogen production fromtofu wastewater by Rhodobacter sphaeroides immobilized in agargels J. Int. J. Hydrogen Energy，1999，24：305310.15 Tsygankov A A，Hirata Y，Miyake M，et al. Photo bioreactor withphotosynthetic bacteria immobilized on porous glass for hydrogenphotoproduction J.J. Ferment Bioeng.，1994，77：575578.16 Tsygankov A A，Fedorov A S，Laurinavichene T V，et al. Actual and potential rates of hydrogen photoproduction by continuous culture ofthe purple non-sulphur bacteria Rhodobacter capsulatus J. Appl. Microbiol. Biotechnol.，1998，49：102107.17 Nandi R， Sengupta S. Microbial production of hydrogen：Anoverview J. Cri. Rev. Microbiol.，1998，24：6184.18 Hawkes F R，Dinsdale R，Hawkes D L，et al. Sustainable fermentativebiohydrogen：challenges for process optimization J. Int. J. Hydrogen Energy，2002，27：13391347. 19 Noike T，Mizuno O. Hydrogen fermentation of organic municipalwastes J. Wat. Sci. Tech.，2000，42(12)：155162.fermentationC. Proc 6th IAWQ Asian-Pacific Conference，Taipei，1999：215220.21 Ren N，Wang B，Huang J C. Ethanol-type fermentation fromcarbohydrate in high rate acidogenic reactor J. Biotechnol. Bioeng.，1997，54(5)：428433.22 Lay J J. Modeling and optimization of anaerobic digested sludge converting starch to hydrogen J. Biotechnol. Bioeng.，2000，68(3)：269278.23 Hwang M H，Jang N J，Hyun S H，et al. Anaerobic bio-hydrogen production from ethanol fermentation：the role of pH J. Biotechnol.，2004，111：297309.24 Khanal S K，Chen W H，Li L，et al. Biological hydrogen production：effects of pH and intermediate products J. Int. J. Hydrogen Energy，2004，29：11231131.(下转第 1010 页)1010J.Wat. Sci. Tech.，1997，36(6/7)：4147.化工进展 2006 年第 25 卷wastewater sludge by Clostridium bifermentans J. Biotechnol.，6 Fascetti E，D addario E，Todini O，et al. Photosynthetic hydrogenevolution with volatile organic acids derived from the fermentation ofsource selected municipal solid wastes J. Int. J. Hydrogen Energy，1998，23：753760.7 Singh S P，Srivastava S C，Pandey K D. Hydrogen production by Rhodopseudomonas at the expense of vegetable starch，sugar cane juice and whey J. Int. J. Hydrogen Energy，1994，48：912.8 Bagai R，Madamwar D. Long-term photo-evolution of hydrogen inapacked bed reactor containing a combination of Phormidiumvalderianum ， Halobacterium halobium and Escherichia coliimmobilized in polyvinyl alcohol J.Int. J. Hydrogen Energy，1999，24：311317.9 Ueno Y，Sato S，Morimoto M. Hydrogen production from industrialwastewater by anaerobic microflora in chemostate culture J. J. Ferment Bioeng.，1996，82(2)：194197.10 Lay J J，Lee Y J，Noike T. Feasibility of biological hydrogenproduction from organic fraction of municipal solid waste J. Wat.Res.，1999，33：25792586.11 Han S K ， Shin H S. Biohydrogen production by anaerobic fermentation of food waste J. Int. J. Hydrogen Energy， 2004，29：569577.12 Chang J S，Lee K S，Lin P J，et al. Biohydrogen Production withfixed-bed bioreactors J. Int. J. Hydrogen Energy，2002，27：11671174.13 Chang F Y，Lin C Y. Biohydrogen production using an up-flowanaerobic sludge blanket reactor J. Int. J. Hydrogen Energy，2004，29：3339.14 Zhang T，Liu H，Fang HHP. Biohydrogen production from starch inwastewater under thermophilic condition J. Environ. Manage，2003，69：149156.15 Kim S H，Han S K，Shin H S. Feasibility of biohydrogen production by anaerobic co-digestion of food waste and sewage sludge J. Int. J. Hydrogen Energy，2004，29：16071616.16 Kumar N ， Das D. Enhancement of hydrogen production byEnterbacter cloacae IIT-BT 08 J. Process Biochem.，2000，35：589594.17 Rosen M A. Scott D S. Comparative efficiency assessments for a range of hydrogen production processes J. Int. J. Hydrogen Energy，1998，23：653659.18 Wang C C，Chang C W，Chu C P，et al. Producing hydrogen from (上接第 1005 页)25 Mizuno O，Dinsdale R，Hawkes F R，et al. Enhancement of hydrogen production from glucose by nitrogen gas sparging J. Bioresource Technol.，2000，73：5965.26 Tanisho S，Kuromoto M，Kadokura N. Effect of CO2 removal onhydrogen production by fermentation J. Int. J. Hydrogen Energy，1998，23：559563.27 Kim J O，Kim Y H，Ryu J Y，et al. Immobilization methods for continuous hydrogen gas production biofilm formation versus 2003，102：8392.19 Fabiano B，PerEgo P. Thermodynamic study and optimization ofhydrogen production by Enterobacter aerogenes J. Int. J. HydrogenEnergy，2002，27：149156.20 Penfold D W，Forster C F，Macaskie L E. Increased hydrogenproduction by Escherichia coli strain HD701 in comparison with thewild-type parent strain MC4100 J. Enzyme and Microbial Technology，2003，33：185189.21 Jung G Y，Kim J R，Park J Y，et al. Hydrogen production by a newchemoheterotrophic bacterium Citrobacter sp. Y19 J. Int. J.Hydrogen Energy，2002，27：601610.22 Chen W M，Tseng Z J，Lee K S，et al. Fermentative hydrogen production withClostridium butyricum CGS5 isolated from anaerobicsewage sludge J. Int. J. Hydrogen Energy，2005，30：10631070.23 Oh Y K，Tseng Z J，Lee K S，et al. Fermentative hydrogen productionby a new chemoheterotrophic bacterium Rhodopseudomonas Palustris P4 J. Int. J. Hydrogen Energy，2