[發明專利]一種藻類連續產氫的方法與裝置

在審

• 申請號: 202210572611.8
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN115678918A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 陳意民
• 申請（專利權）人: 博露（廈門）生物股份有限公司
• 主分類號: C12P3/00
• 分類號: C12P3/00;C12N1/12;C12M1/00;C12M1/107;C12R1/89
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及可再生新能源領域，具體的說是涉及一種利用藻類產氫的新方法與裝置。在光生物反應器內，接種產氫藻類后進行人工培養，然后在光照、厭氧和缺碳源情況下進行快速光暗循環培養，誘導持續產氫。本發明通過多種條件進行復合控制，在不影響整體光合系統效率和能量捕獲轉換效率的前提下，既可以大大減少藻液中對產氫有抑制作用的溶解氧濃度，又可以持續長時間的生產氫氣，實現持續的光合產氫并提高氫氣的生產效率。本發明可廣泛應用于多種產氫藻類，可適用于各種光照強度和環境，集藻類培養和產氫為一體、無需進行細胞轉移，操作方法簡便。

技術領域

本發明涉及可再生新能源領域，具體的說是涉及一種利用藻類產氫的新方法與裝置。

背景技術

氫氣是一種清潔和高密度的能源載體（142 kJ/g），燃燒后除了水之外不會產生二氧化碳和任何污染物，因此被認為是一種代替和減少使用化石燃料的理想能源。包括藍藻和綠藻在內的藻類通過光生物反應，在一系列生物酶的催化作用下能夠將捕獲的太陽能或光能轉化成氫氣。

然而，藻類在裂解水產氫的過程中，不可避免的也會產生氧氣，這些氧氣對產氫過程具有抑制作用。因此，厭氧條件在某種度上說是藻類產氫的必要條件。為了達到厭氧條件，一種方法是使用耗氧化學試劑，比如亞硫酸鈉 (Na₂SO₃), 焦亞硫酸鈉(Na₂S₂O₅)和(Na₂S₂O₄)等, 能夠消除產生的氧氣。盡管如此，這些化學試劑的使用由于持續消耗會產生額外的成本，而且隨著試劑的累積可能對藻細胞產生負面影響。

為了阻止氧氣的影響，另一種常見的方法是直接抑制產氧光合作用活性。營養缺失是最常見的手段，比如營養液中硫或氮的缺失。在專利“一種利用微藻提高氫氣產量的方法”（申請號：201310053436.2）中，就是采用低氮和缺硫的方法，來抑制光合系統PSII的活性，誘導厭氧條件。這種方法通常需要一種二階段培養的方法，即將微藻生長全營養培養和缺營養培養進行分開，頻繁的細胞收集和轉移會增加成本和受污染的幾率。而且這種缺營養抑制光合作用的方法雖然可以減少氧氣的產生，但是往往也會造成細胞功能減弱、光能利用效率的降低，從而最終影響產氫的效率。

此外，現有利用藻類產氫技術往往在光照產氫一段時間后，必須進入較長（幾個小時）的避光環境，才能實現產氫酶的恢復和誘導（如專利“一種亞心形扁藻高密度培養與產氫一體化的制氫方法”，申請號：200810229976.0）。因此，開發一種操作簡便的方法，既不影響光能利用效率，又能持續產氫，是目前藻類產氫的關鍵技術瓶頸。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用藻類進行連續產氫的方法與裝置。

為實現上述目的，本發明技術方案為：

一種藻類連續產氫的方法與裝置，其特征在于：在光生物反應器內，接種產氫藻類后進行人工培養，然后在光照、厭氧和缺碳源情況下進行快速光暗循環培養，誘導產氫。

所述的一種藻類連續產氫的方法與裝置，其特征在于所述人工培養可以是有機碳條件下的異養模式，也可以是CO2等無機碳參與的光合自養模式。

所述的一種藻類連續產氫的方法與裝置，其特征在于所述光生物反應器包括光反應室（1）、暗反應室（2）、氣體收集裝置（3）和循環水泵（4）；所述光反應室（1）與暗反應室（2）相通，反應室內的藻夜通過循環水泵進行光暗循環培養；氣體收集裝置（3）設于暗反應室（2）的上部。

所述的一種藻類連續產氫的方法與裝置，其特征在于所述快速光暗循環培養的光暗時間比例為1～180s：1～300s。

所述的一種藻類連續產氫的方法與裝置，其特征在于所述光照強度為20～1200 μE m^-2 s^-1。