一种藻类连续产氢的方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及可再生新能源领域，具体的说是涉及一种利用藻类产氢的新方法与装置。在光生物反应器内，接种产氢藻类后进行人工培养，然后在光照、厌氧和缺碳源情况下进行快速光暗循环培养，诱导持续产氢。本发明专利技术通过多种条件进行复合控制，在不影响整体光合系统效率和能量捕获转换效率的前提下，既可以大大减少藻液中对产氢有抑制作用的溶解氧浓度，又可以持续长时间的生产氢气，实现持续的光合产氢并提高氢气的生产效率。本发明专利技术可广泛应用于多种产氢藻类，可适用于各种光照强度和环境，集藻类培养和产氢为一体、无需进行细胞转移，操作方法简便。便。便。

【技术实现步骤摘要】
一种藻类连续产氢的方法与装置


[0001]本专利技术涉及可再生新能源领域，具体的说是涉及一种利用藻类产氢的新方法与装置。

技术介绍

[0002]氢气是一种清洁和高密度的能源载体（142 kJ/g），燃烧后除了水之外不会产生二氧化碳和任何污染物，因此被认为是一种代替和减少使用化石燃料的理想能源。包括蓝藻和绿藻在内的藻类通过光生物反应，在一系列生物酶的催化作用下能够将捕获的太阳能或光能转化成氢气。
[0003]然而，藻类在裂解水产氢的过程中，不可避免的也会产生氧气，这些氧气对产氢过程具有抑制作用。因此，厌氧条件在某种度上说是藻类产氢的必要条件。为了达到厌氧条件，一种方法是使用耗氧化学试剂，比如亚硫酸钠 (Na2SO3), 焦亚硫酸钠(Na2S2O5)和(Na2S2O4)等, 能够消除产生的氧气。尽管如此，这些化学试剂的使用由于持续消耗会产生额外的成本，而且随着试剂的累积可能对藻细胞产生负面影响。
[0004]为了阻止氧气的影响，另一种常见的方法是直接抑制产氧光合作用活性。营养缺失是最常见的手段，比如营养液中硫或氮的缺失。在专利“一种利用微藻提高氢气产量的方法”（申请号：201310053436.2）中，就是采用低氮和缺硫的方法，来抑制光合系统PSII的活性，诱导厌氧条件。这种方法通常需要一种二阶段培养的方法，即将微藻生长全营养培养和缺营养培养进行分开，频繁的细胞收集和转移会增加成本和受污染的几率。而且这种缺营养抑制光合作用的方法虽然可以减少氧气的产生，但是往往也会造成细胞功能减弱、光能利用效率的降低，从而最终影响产氢的效率。
[0005]此外，现有利用藻类产氢技术往往在光照产氢一段时间后，必须进入较长（几个小时）的避光环境，才能实现产氢酶的恢复和诱导（如专利“一种亚心形扁藻高密度培养与产氢一体化的制氢方法”，申请号：200810229976.0）。因此，开发一种操作简便的方法，既不影响光能利用效率，又能持续产氢，是目前藻类产氢的关键技术瓶颈。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种利用藻类进行连续产氢的方法与装置。
[0007]为实现上述目的，本专利技术技术方案为：一种藻类连续产氢的方法与装置，其特征在于：在光生物反应器内，接种产氢藻类后进行人工培养，然后在光照、厌氧和缺碳源情况下进行快速光暗循环培养，诱导产氢。
[0008]所述的一种藻类连续产氢的方法与装置，其特征在于所述人工培养可以是有机碳条件下的异养模式，也可以是CO2等无机碳参与的光合自养模式。
[0009]所述的一种藻类连续产氢的方法与装置，其特征在于所述光生物反应器包括光反应室（1）、暗反应室（2）、气体收集装置（3）和循环水泵（4）；所述光反应室（1）与暗反应室（2）相通，反应室内的藻夜通过循环水泵进行光暗循环培养；气体收集装置（3）设于暗反应室
（2）的上部。
[0010]所述的一种藻类连续产氢的方法与装置，其特征在于所述快速光暗循环培养的光暗时间比例为1～180s：1～300s。
[0011]所述的一种藻类连续产氢的方法与装置，其特征在于所述光照强度为20～1200
ꢀµ
E m
‑
2 s
‑1。
[0012]所述的一种藻类连续产氢的方法与装置，其特征在于所述藻类主要为产氢绿藻和蓝藻。
[0013]本专利技术所具有的优点：通过多种条件进行复合控制，在不影响整体光合系统效率和能量捕获转换效率的前提下，既可以大大减少藻液中对产氢有抑制作用的溶解氧浓度，又可以持续长时间的生产氢气，实现持续的光合产氢并提高氢气的生产效率。本专利技术可广泛应用于多种产氢藻类，可适用于各种光照强度和环境，集藻类培养和产氢为一体、无需进行细胞转移，操作方法简便。
附图说明
[0014]图一为本专利技术使用的藻类连续产氢的方法与装置。
[0015]其中，（1）：光反应室；（2）：暗反应室；（3）：气体收集装置和（4）：循环水泵。
[0016]具体实施方式
[0017]下面将结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但不是对本专利技术的限制。
[0018]实施例1参见图一所示，本实施案例提供的产氢装置为光生物反应器，具体包括光反应室（1）、暗反应室（2）、气体收集装置（3）和循环水泵（4）；所述光反应室（1）与暗反应室（2）相通，反应室内的藻夜通过循环水泵进行光暗循环培养；气体收集装置（3）设于暗反应室（2）的上部。所述光生物反应器可以由自然光或人工光提供光源。
[0019]在光生物反应器内，接种产氢绿藻或蓝藻后，在有机碳源（如乙酸盐、柠檬酸盐、葡萄糖、尿素等）、通入空气条件下进行异养培养，或在CO2、碳酸盐等无机碳源和光照强度为20～200
ꢀµ
E m
‑
2 s
‑1条件下进行光合自养培养。待生物量生长至对数生长期或平台期时，在光照20～1200
ꢀµ
E m
‑
2 s
‑1、厌氧和缺碳源情况下进行快速光暗循环培养。快速光暗循环时间比例为1～10s：1～30s，诱导绿藻或蓝藻开始产氢。
[0020]结果表明，绿藻或蓝藻在上述条件下皆可以持续产氢240天以上，最大产氢速率可达50
ꢀµ
mol (mg Chl)
‑
1 h
‑1以上，藻液中氧的平均浓度在0.1
ꢀµ
mol L
‑1以下。
[0021]实施例2在图一所示的光生物反应器内，接种产氢蓝藻或绿藻后，在有机碳源（如乙酸盐、柠檬酸盐、葡萄糖、尿素等）、通入空气条件下进行异养培养，或在CO2、碳酸盐等无机碳源和光照强度为100～500
ꢀµ
E m
‑
2 s
‑1条件下进行光合自养培养。待生物量生长至对数生长期或平台期时，在光照20～1200
ꢀµ
E m
‑
2 s
‑1、厌氧和缺碳源情况下进行较快光暗循环培养。较快光暗循环时间比例为10～180s：30～300s，诱导绿藻或蓝藻开始产氢。
[0022]结果表明，绿藻或蓝藻在上述条件下可以持续产氢300天以上，最大产氢速率可达
160
ꢀµ
mol (mg Chl)
‑
1 h
‑1以上，藻液中氧的平均浓度在2
ꢀµ
mol L
‑1以下。
[0023]在上述案例中，所采用的藻类主要包括绿藻和蓝藻。其中，绿藻包括但不限于莱茵衣藻Chlamydomonas reinhardtii、小球藻Chlorella pyrenoidosa和绿球藻Chlorococcum minutum等；同样蓝藻包括但不限于鱼腥藻Anabaena variabilis、Anabaena sp.、念珠藻Nostoc sp.和集胞藻Synechocystis等。
[0024]此外，以上实施例仅用以具体说明本专利技术的技术方案而并非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种藻类连续产氢的方法与装置，其特征在于：在光生物反应器内，接种产氢藻类后进行人工培养，然后在光照、厌氧和缺碳源情况下进行快速光暗循环培养，诱导产氢。2.根据权利要求1所述的一种藻类连续产氢的方法与装置，其特征在于所述人工培养可以是有机碳条件下的异养模式，也可以是CO2等无机碳参与的光合自养模式。3.根据权利要求1所述的一种藻类连续产氢的方法与装置，其特征在于所述光生物反应器包括光反应室（1）、暗反应室（2）、气体收集装置（3）和循环水泵（4）；所述光反应室（1）与暗反应室（2）相通，反应室内...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈意民，
申请(专利权)人：博露厦门生物股份有限公司，
类型：发明
国别省市：