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目前制氫的主要方式是電解水和富氫化合物催化重整，但均須大量的能量輸入。而生物制氫技術(shù)，可通過(guò)微生物將生物質(zhì)或太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為氫氣。
引言
為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，找到充足的清潔能源供應(yīng)為當(dāng)前面臨的最大的技術(shù)挑戰(zhàn)之一，能源發(fā)展與全球局勢(shì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)繁榮、生活品質(zhì)有著密切聯(lián)系。
就目前而言，日常生活中的大部分能量供給均由化石能源提供。不斷增長(zhǎng)的能源需求會(huì)加速有限的化石能源的枯竭，作為世界主要的石油出口國(guó)之一的阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)，至2040年左右，其石油與天然氣將無(wú)法滿足日漸增長(zhǎng)的需求。
化石燃料在燃燒過(guò)程中除了釋放溫室氣體CO2之外，其所產(chǎn)生的空氣污染物還會(huì)包括NOx、SOx、CO、固體顆粒物及具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物，以此會(huì)對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染。
化石燃料除了在日漸減少的同時(shí)，也增加了大氣環(huán)境中CO2的含量。在過(guò)去的數(shù)年中，針對(duì)未來(lái)可利用的能源開展了研究，重點(diǎn)為能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的替代能源，主要包括氫能、生物能、風(fēng)能、核能、太陽(yáng)能等。
氫能與藻類制氫技術(shù)
H2由于其可再生性、燃燒過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體CO2，燃燒時(shí)能量密度較高，以及可通過(guò)燃料電池轉(zhuǎn)換為電能等優(yōu)勢(shì)，通常被視為一類充滿應(yīng)用前景的清潔。
早在20世紀(jì)90年代末期，可持續(xù)產(chǎn)氫技術(shù)有了顯著突破，但目前其僅限于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的小規(guī)模生產(chǎn)，尚無(wú)法得以大規(guī)模商業(yè)化。
目前，自然界存在的光解水反應(yīng)及氫化酶物質(zhì)。O2對(duì)氫化酶的功用會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，同時(shí)會(huì)對(duì)氫化酶產(chǎn)生抑制影響。
藻類是最古老的生命形式之一，是植物中的一類，具有葉狀體結(jié)構(gòu)及可再生細(xì)胞，同時(shí)，可利用葉綠素a作為主要的光合作用色素。藻類的組織構(gòu)造主要可為細(xì)胞自身生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化能量，此類簡(jiǎn)單的生產(chǎn)模式可使其在適應(yīng)環(huán)境條件及繁衍發(fā)展過(guò)程中具有一定優(yōu)勢(shì)。
藻類可從自然界中大量獲取，并通過(guò)高效的光合作用產(chǎn)生燃料H2。以綠藻為例，其可在理想的生長(zhǎng)環(huán)境中以極高的速率生產(chǎn)。
目前，主要的制取氫方式——電解水和富氫化合物催化重整，均須通過(guò)大量能量的輸入方可實(shí)現(xiàn)，就目前的生物制氫技術(shù)而言，其可通過(guò)微生物將生物質(zhì)或太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為H2。
藻類制取的H2主要基于光合作用的光對(duì)水分子的光解反應(yīng)。可制取H2的微生物通常包括來(lái)自真核生物與原核生物不同屬性的上百種物種。產(chǎn)氧光合作用生物體可利用水作為光合作用的質(zhì)子與電子來(lái)源。在該類生物體中僅有綠藻和藍(lán)藻能具備持續(xù)生產(chǎn)H2的能量。
通過(guò)藻類生物質(zhì)生產(chǎn)氫能過(guò)程通常包括2類：熱化學(xué)過(guò)程和生物過(guò)程。熱化學(xué)過(guò)程通常有4種：燃燒、高溫分解、液化和氣化。生物過(guò)程通常有5種：直接生物光解、間接生物光解、生物水氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)、光發(fā)酵和暗發(fā)酵。采用藻類制氫的技術(shù)主要為直接生物光解及間接生物光解2類。
直接生物光解技術(shù)
直接生物光解以藻類將水分子直接分解為H2和O2的能力為基礎(chǔ)，通過(guò)水分解過(guò)程提取的質(zhì)子和電子，被一種葉綠體氫化酶重新組合成氫分子，其純度可達(dá)到98%。依靠光合作用的綠藻和藍(lán)藻均為可持續(xù)制氫的起點(diǎn)。
將太陽(yáng)能變?yōu)闅淠艿霓D(zhuǎn)化始于天線色素，例如葉綠素、類胡蘿卜素及藻膽體。包括綠藻在內(nèi)的大多數(shù)產(chǎn)氫光合生物體中，捕光色素通常含有2個(gè)光系統(tǒng)——PSI及PSII。
但同時(shí)由于綠藻中可逆的氫化酶對(duì)O2高度敏感，酶的活性在片刻內(nèi)會(huì)不可逆性地失活。因此，藻類養(yǎng)殖中通過(guò)水直接光解產(chǎn)生H2較難持續(xù)。
目前為止，氫化酶對(duì)一般光合作用產(chǎn)生O2的敏感現(xiàn)象，限制了綠藻在制氫系統(tǒng)應(yīng)用的可能性。化學(xué)和機(jī)械的方法均被應(yīng)用于移除藻細(xì)胞光合作用中產(chǎn)生的O2。相關(guān)方法包括：
（1）添加O2清除劑；
（2）使用附加的還原劑；
（3）用惰性氣體凈化培養(yǎng)。
但是上述方法的技術(shù)弊端在于大規(guī)模應(yīng)用成本過(guò)高，應(yīng)用于生產(chǎn)系統(tǒng)的可能性較小。
間接生物光解技術(shù)
氫化酶對(duì)O2O2的敏感問(wèn)題可通過(guò)分離水解反應(yīng)等方式進(jìn)行解決。目前，已經(jīng)開發(fā)了諸多不同的間接生物光解方法。
但在大多數(shù)的方法中，第一步是促進(jìn)光合生物體大量生長(zhǎng)，以獲得富含碳水化合物的物質(zhì)，固定CO2，提供生物質(zhì)并存儲(chǔ)碳水化合物；第二步通常為生物質(zhì)發(fā)酵制氫，利用該類存儲(chǔ)物生產(chǎn)H2。
通常情況下，藻類會(huì)處于無(wú)硫的反應(yīng)條件下，導(dǎo)致厭氧條件的產(chǎn)生，從而刺激H2的持續(xù)產(chǎn)生。但該過(guò)程不如直接生物光解反應(yīng)的效率高。間接生物光解反應(yīng)的4個(gè)步驟通常如下：
（1）光合作用生產(chǎn)生物質(zhì)；
（2）生物質(zhì)濃縮；
（3）藻細(xì)胞在有氧黑暗條件下發(fā)酵，每摩爾葡萄糖產(chǎn)出4molH2，伴隨產(chǎn)生2mol醋酸鹽；
（4）將2mol醋酸鹽單獨(dú)轉(zhuǎn)化為H2。
藻類工程
就目前而言，通過(guò)生物系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)H2的產(chǎn)生和利用是能源研究領(lǐng)域中重要而長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)。氫化酶通常存在于細(xì)菌和微藻中（包括藍(lán)藻和單細(xì)胞綠藻），其主要功能有：
（1）在非最佳反應(yīng)條件下，提供替代電子源用以維持藻類生存；
（2）用作一種安全閥捕獲電子并用于阻止電子運(yùn)輸鏈出現(xiàn)過(guò)度還原的風(fēng)險(xiǎn)。
氫化酶是一種類型獨(dú)特的酶，可對(duì)H2的合成與分解具有催化作用。該作用是通過(guò)復(fù)雜的大分子結(jié)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)的。氫化酶是一種金屬酶，就其氧化-還原反應(yīng)而言，對(duì)較多因素都反饋出敏感狀態(tài)而易于失活，包括O2、高溫、CO以及多種其他環(huán)境因素。
隨著近年來(lái)技術(shù)的發(fā)展，使得用生物化學(xué)法表征氫化酶成為可能，不需要控制氫化酶的內(nèi)在機(jī)制，僅需通過(guò)生物體的異源表達(dá)。因此，通過(guò)生物探索，經(jīng)由異源表達(dá)的研究，目標(biāo)基因的特性可以從遺傳學(xué)和生物學(xué)的角度得以識(shí)別。
此外，與生物能源相關(guān)的其他關(guān)鍵酶的編碼基因的天然豐度可被檢出，利用相似的研究方法可使其得以充分利用。
藻類制氫技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展
1 可持續(xù)發(fā)展
可持續(xù)發(fā)展的概念盡管近年來(lái)廣為人知，但就廣義層面而言，可持續(xù)發(fā)展是出于解決持續(xù)增長(zhǎng)的一系列環(huán)境問(wèn)題和社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的有效方案。可持續(xù)發(fā)展意味著從環(huán)境影響和能源的高效利用的觀點(diǎn)出發(fā)，并使其轉(zhuǎn)化為更高效的技術(shù)。
新型氫燃料電池技術(shù)比傳統(tǒng)能源技術(shù)更為清潔高效，被認(rèn)為是理想的未來(lái)可持續(xù)能源系統(tǒng)的支柱之一。通過(guò)藻類制氫技術(shù)，使得在未來(lái)氫能的大規(guī)模可持續(xù)生產(chǎn)具有一定可實(shí)現(xiàn)的潛力。
H2以其無(wú)污染的特性有希望成為一類可再生的未來(lái)理想能量載體。大量的細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌和藻類可以通過(guò)水、太陽(yáng)能和一系列有機(jī)基質(zhì)以生產(chǎn)H2。
H2被認(rèn)為是未來(lái)最有前景的燃料之一。美國(guó)、歐盟和日本已經(jīng)著手建設(shè)H2燃料站；同時(shí)，汽車制造商已開始大量投資發(fā)展H2燃料電池汽車。
在已知的各類燃料中，氫能具有最高的比能量，并可通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。無(wú)論用于燃燒還是用于燃料電池，其副產(chǎn)物僅有純水，使其可成為具有廣闊前景的環(huán)保能源載體。
2 生命周期評(píng)價(jià)
生命周期評(píng)價(jià)（LCA）是一種通過(guò)考查自然環(huán)境、人類健康及資源使用等方面，評(píng)價(jià)產(chǎn)品全生命周期中對(duì)環(huán)境影響和資源使用的方式。
在LCA研究中，其所基于的指示因子可能是從環(huán)境影響、不同服務(wù)和商品的間接自然資源消耗方面比較替代能源路線的有效方式。
從總體能量平衡而言，使用H2作為車用內(nèi)燃機(jī)的燃料似乎不如傳統(tǒng)汽油、柴油等燃料，但作為一類無(wú)碳燃料，如果可有效實(shí)現(xiàn)一系列技術(shù)難題，藻類制氫技術(shù)將具有重大意義。
但就目前而言，用LCA方式評(píng)價(jià)環(huán)境影響和效益的調(diào)查研究在世界范圍內(nèi)鮮有相關(guān)報(bào)道。
通過(guò)LCA可對(duì)標(biāo)不同的藻類制氫方法，同時(shí)，鑒別整個(gè)研究過(guò)程中的環(huán)境熱點(diǎn)。業(yè)內(nèi)的不同研究人員分析的結(jié)果可發(fā)現(xiàn)其所選出的生態(tài)指標(biāo)的價(jià)值，從而可選出最佳的參數(shù)用于LCA，以評(píng)價(jià)藻類制氫的工作效率。
3 氫能經(jīng)濟(jì)主要面臨的技術(shù)要點(diǎn)
目前，關(guān)于氫的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面主要存在如下方面的技術(shù)挑戰(zhàn)：
（1）H2的生產(chǎn)成本仍需不斷降低，以達(dá)到與化石能源相當(dāng)?shù)乃剑?br />
（2）除了解決生產(chǎn)成本問(wèn)題之外，仍需實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的大量生產(chǎn)H2的技術(shù)方案；
（3）仍需從國(guó)家層面出發(fā)，發(fā)展安全有效的基礎(chǔ)建設(shè)，用于H2的運(yùn)輸和分銷；
（4）發(fā)展可靠的氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)，用于車載運(yùn)輸和固定站點(diǎn)；
（5）大幅降低氫燃料電池系統(tǒng)的成本，并顯著提升其耐久性。
藻類制氫技術(shù)的應(yīng)用前景展望
將藻類制氫技術(shù)作為未來(lái)可持續(xù)能源資源，需重點(diǎn)注意：
（1）設(shè)計(jì)具有高重復(fù)使用率的電池系統(tǒng)；
（2）充分利用生物質(zhì)能；
（3）對(duì)制氫過(guò)程的靈活應(yīng)用及改良；
（4）充分利用太陽(yáng)能；
（5）建立有效的評(píng)估體系和標(biāo)準(zhǔn)。
就目前的世界能源局勢(shì)而言，藻類制氫技術(shù)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，因?yàn)槠渑c全世界的能源供給問(wèn)題息息相關(guān)。藻類生物制氫在積極改善能源供需平衡、減緩全球變暖、減輕環(huán)境污染方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。
光合作用顯示藻類生物制氫會(huì)引領(lǐng)諸多領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。目前，藻類制氫技術(shù)成本顯著高于化石能源，隨著技術(shù)進(jìn)步可有效降低其成本，長(zhǎng)期來(lái)看，藻類制氫有可能在未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演重要角色，并有一定潛力以解決未來(lái)的能源危機(jī)。
結(jié)語(yǔ)
氫能可被認(rèn)為是基于可再生資源而制取的最清潔的能源載體。大多數(shù)的藻類和藍(lán)細(xì)菌在具備水和CO2作為原料的情況下，利用獨(dú)特種類的酶（如氫化酶）可以產(chǎn)生H2。
雖然近年來(lái)藻類制氫技術(shù)取得了一些技術(shù)進(jìn)展，但仍有待于進(jìn)一步發(fā)展。在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用前，相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)仍有諸多技術(shù)難題需要解決，并需在世界各地得以廣泛提供。LCA將會(huì)在評(píng)估藻類制氫技術(shù)的可持續(xù)性以及制定相關(guān)的政策方面發(fā)揮積極作用。
引言
為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，找到充足的清潔能源供應(yīng)為當(dāng)前面臨的最大的技術(shù)挑戰(zhàn)之一，能源發(fā)展與全球局勢(shì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)繁榮、生活品質(zhì)有著密切聯(lián)系。
就目前而言，日常生活中的大部分能量供給均由化石能源提供。不斷增長(zhǎng)的能源需求會(huì)加速有限的化石能源的枯竭，作為世界主要的石油出口國(guó)之一的阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)，至2040年左右，其石油與天然氣將無(wú)法滿足日漸增長(zhǎng)的需求。
化石燃料在燃燒過(guò)程中除了釋放溫室氣體CO2之外，其所產(chǎn)生的空氣污染物還會(huì)包括NOx、SOx、CO、固體顆粒物及具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物，以此會(huì)對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染。
化石燃料除了在日漸減少的同時(shí)，也增加了大氣環(huán)境中CO2的含量。在過(guò)去的數(shù)年中，針對(duì)未來(lái)可利用的能源開展了研究，重點(diǎn)為能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的替代能源，主要包括氫能、生物能、風(fēng)能、核能、太陽(yáng)能等。
氫能與藻類制氫技術(shù)
H2由于其可再生性、燃燒過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體CO2，燃燒時(shí)能量密度較高，以及可通過(guò)燃料電池轉(zhuǎn)換為電能等優(yōu)勢(shì)，通常被視為一類充滿應(yīng)用前景的清潔。
早在20世紀(jì)90年代末期，可持續(xù)產(chǎn)氫技術(shù)有了顯著突破，但目前其僅限于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的小規(guī)模生產(chǎn)，尚無(wú)法得以大規(guī)模商業(yè)化。
目前，自然界存在的光解水反應(yīng)及氫化酶物質(zhì)。O2對(duì)氫化酶的功用會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，同時(shí)會(huì)對(duì)氫化酶產(chǎn)生抑制影響。
藻類是最古老的生命形式之一，是植物中的一類，具有葉狀體結(jié)構(gòu)及可再生細(xì)胞，同時(shí)，可利用葉綠素a作為主要的光合作用色素。藻類的組織構(gòu)造主要可為細(xì)胞自身生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化能量，此類簡(jiǎn)單的生產(chǎn)模式可使其在適應(yīng)環(huán)境條件及繁衍發(fā)展過(guò)程中具有一定優(yōu)勢(shì)。
藻類可從自然界中大量獲取，并通過(guò)高效的光合作用產(chǎn)生燃料H2。以綠藻為例，其可在理想的生長(zhǎng)環(huán)境中以極高的速率生產(chǎn)。
目前，主要的制取氫方式——電解水和富氫化合物催化重整，均須通過(guò)大量能量的輸入方可實(shí)現(xiàn)，就目前的生物制氫技術(shù)而言，其可通過(guò)微生物將生物質(zhì)或太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為H2。
藻類制取的H2主要基于光合作用的光對(duì)水分子的光解反應(yīng)。可制取H2的微生物通常包括來(lái)自真核生物與原核生物不同屬性的上百種物種。產(chǎn)氧光合作用生物體可利用水作為光合作用的質(zhì)子與電子來(lái)源。在該類生物體中僅有綠藻和藍(lán)藻能具備持續(xù)生產(chǎn)H2的能量。
通過(guò)藻類生物質(zhì)生產(chǎn)氫能過(guò)程通常包括2類：熱化學(xué)過(guò)程和生物過(guò)程。熱化學(xué)過(guò)程通常有4種：燃燒、高溫分解、液化和氣化。生物過(guò)程通常有5種：直接生物光解、間接生物光解、生物水氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)、光發(fā)酵和暗發(fā)酵。采用藻類制氫的技術(shù)主要為直接生物光解及間接生物光解2類。
直接生物光解技術(shù)
直接生物光解以藻類將水分子直接分解為H2和O2的能力為基礎(chǔ)，通過(guò)水分解過(guò)程提取的質(zhì)子和電子，被一種葉綠體氫化酶重新組合成氫分子，其純度可達(dá)到98%。依靠光合作用的綠藻和藍(lán)藻均為可持續(xù)制氫的起點(diǎn)。
將太陽(yáng)能變?yōu)闅淠艿霓D(zhuǎn)化始于天線色素，例如葉綠素、類胡蘿卜素及藻膽體。包括綠藻在內(nèi)的大多數(shù)產(chǎn)氫光合生物體中，捕光色素通常含有2個(gè)光系統(tǒng)——PSI及PSII。
但同時(shí)由于綠藻中可逆的氫化酶對(duì)O2高度敏感，酶的活性在片刻內(nèi)會(huì)不可逆性地失活。因此，藻類養(yǎng)殖中通過(guò)水直接光解產(chǎn)生H2較難持續(xù)。
目前為止，氫化酶對(duì)一般光合作用產(chǎn)生O2的敏感現(xiàn)象，限制了綠藻在制氫系統(tǒng)應(yīng)用的可能性。化學(xué)和機(jī)械的方法均被應(yīng)用于移除藻細(xì)胞光合作用中產(chǎn)生的O2。相關(guān)方法包括：
（1）添加O2清除劑；
（2）使用附加的還原劑；
（3）用惰性氣體凈化培養(yǎng)。
但是上述方法的技術(shù)弊端在于大規(guī)模應(yīng)用成本過(guò)高，應(yīng)用于生產(chǎn)系統(tǒng)的可能性較小。
間接生物光解技術(shù)
氫化酶對(duì)O2O2的敏感問(wèn)題可通過(guò)分離水解反應(yīng)等方式進(jìn)行解決。目前，已經(jīng)開發(fā)了諸多不同的間接生物光解方法。
但在大多數(shù)的方法中，第一步是促進(jìn)光合生物體大量生長(zhǎng)，以獲得富含碳水化合物的物質(zhì)，固定CO2，提供生物質(zhì)并存儲(chǔ)碳水化合物；第二步通常為生物質(zhì)發(fā)酵制氫，利用該類存儲(chǔ)物生產(chǎn)H2。
通常情況下，藻類會(huì)處于無(wú)硫的反應(yīng)條件下，導(dǎo)致厭氧條件的產(chǎn)生，從而刺激H2的持續(xù)產(chǎn)生。但該過(guò)程不如直接生物光解反應(yīng)的效率高。間接生物光解反應(yīng)的4個(gè)步驟通常如下：
（1）光合作用生產(chǎn)生物質(zhì)；
（2）生物質(zhì)濃縮；
（3）藻細(xì)胞在有氧黑暗條件下發(fā)酵，每摩爾葡萄糖產(chǎn)出4molH2，伴隨產(chǎn)生2mol醋酸鹽；
（4）將2mol醋酸鹽單獨(dú)轉(zhuǎn)化為H2。
藻類工程
就目前而言，通過(guò)生物系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)H2的產(chǎn)生和利用是能源研究領(lǐng)域中重要而長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)。氫化酶通常存在于細(xì)菌和微藻中（包括藍(lán)藻和單細(xì)胞綠藻），其主要功能有：
（1）在非最佳反應(yīng)條件下，提供替代電子源用以維持藻類生存；
（2）用作一種安全閥捕獲電子并用于阻止電子運(yùn)輸鏈出現(xiàn)過(guò)度還原的風(fēng)險(xiǎn)。
氫化酶是一種類型獨(dú)特的酶，可對(duì)H2的合成與分解具有催化作用。該作用是通過(guò)復(fù)雜的大分子結(jié)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)的。氫化酶是一種金屬酶，就其氧化-還原反應(yīng)而言，對(duì)較多因素都反饋出敏感狀態(tài)而易于失活，包括O2、高溫、CO以及多種其他環(huán)境因素。
隨著近年來(lái)技術(shù)的發(fā)展，使得用生物化學(xué)法表征氫化酶成為可能，不需要控制氫化酶的內(nèi)在機(jī)制，僅需通過(guò)生物體的異源表達(dá)。因此，通過(guò)生物探索，經(jīng)由異源表達(dá)的研究，目標(biāo)基因的特性可以從遺傳學(xué)和生物學(xué)的角度得以識(shí)別。
此外，與生物能源相關(guān)的其他關(guān)鍵酶的編碼基因的天然豐度可被檢出，利用相似的研究方法可使其得以充分利用。
藻類制氫技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展
1 可持續(xù)發(fā)展
可持續(xù)發(fā)展的概念盡管近年來(lái)廣為人知，但就廣義層面而言，可持續(xù)發(fā)展是出于解決持續(xù)增長(zhǎng)的一系列環(huán)境問(wèn)題和社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的有效方案。可持續(xù)發(fā)展意味著從環(huán)境影響和能源的高效利用的觀點(diǎn)出發(fā)，并使其轉(zhuǎn)化為更高效的技術(shù)。
新型氫燃料電池技術(shù)比傳統(tǒng)能源技術(shù)更為清潔高效，被認(rèn)為是理想的未來(lái)可持續(xù)能源系統(tǒng)的支柱之一。通過(guò)藻類制氫技術(shù)，使得在未來(lái)氫能的大規(guī)模可持續(xù)生產(chǎn)具有一定可實(shí)現(xiàn)的潛力。
H2以其無(wú)污染的特性有希望成為一類可再生的未來(lái)理想能量載體。大量的細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌和藻類可以通過(guò)水、太陽(yáng)能和一系列有機(jī)基質(zhì)以生產(chǎn)H2。
H2被認(rèn)為是未來(lái)最有前景的燃料之一。美國(guó)、歐盟和日本已經(jīng)著手建設(shè)H2燃料站；同時(shí)，汽車制造商已開始大量投資發(fā)展H2燃料電池汽車。
在已知的各類燃料中，氫能具有最高的比能量，并可通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。無(wú)論用于燃燒還是用于燃料電池，其副產(chǎn)物僅有純水，使其可成為具有廣闊前景的環(huán)保能源載體。
2 生命周期評(píng)價(jià)
生命周期評(píng)價(jià)（LCA）是一種通過(guò)考查自然環(huán)境、人類健康及資源使用等方面，評(píng)價(jià)產(chǎn)品全生命周期中對(duì)環(huán)境影響和資源使用的方式。
在LCA研究中，其所基于的指示因子可能是從環(huán)境影響、不同服務(wù)和商品的間接自然資源消耗方面比較替代能源路線的有效方式。
從總體能量平衡而言，使用H2作為車用內(nèi)燃機(jī)的燃料似乎不如傳統(tǒng)汽油、柴油等燃料，但作為一類無(wú)碳燃料，如果可有效實(shí)現(xiàn)一系列技術(shù)難題，藻類制氫技術(shù)將具有重大意義。
但就目前而言，用LCA方式評(píng)價(jià)環(huán)境影響和效益的調(diào)查研究在世界范圍內(nèi)鮮有相關(guān)報(bào)道。
通過(guò)LCA可對(duì)標(biāo)不同的藻類制氫方法，同時(shí)，鑒別整個(gè)研究過(guò)程中的環(huán)境熱點(diǎn)。業(yè)內(nèi)的不同研究人員分析的結(jié)果可發(fā)現(xiàn)其所選出的生態(tài)指標(biāo)的價(jià)值，從而可選出最佳的參數(shù)用于LCA，以評(píng)價(jià)藻類制氫的工作效率。
3 氫能經(jīng)濟(jì)主要面臨的技術(shù)要點(diǎn)
目前，關(guān)于氫的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面主要存在如下方面的技術(shù)挑戰(zhàn)：
（1）H2的生產(chǎn)成本仍需不斷降低，以達(dá)到與化石能源相當(dāng)?shù)乃剑?br />
（2）除了解決生產(chǎn)成本問(wèn)題之外，仍需實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的大量生產(chǎn)H2的技術(shù)方案；
（3）仍需從國(guó)家層面出發(fā)，發(fā)展安全有效的基礎(chǔ)建設(shè)，用于H2的運(yùn)輸和分銷；
（4）發(fā)展可靠的氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)，用于車載運(yùn)輸和固定站點(diǎn)；
（5）大幅降低氫燃料電池系統(tǒng)的成本，并顯著提升其耐久性。
藻類制氫技術(shù)的應(yīng)用前景展望
將藻類制氫技術(shù)作為未來(lái)可持續(xù)能源資源，需重點(diǎn)注意：
（1）設(shè)計(jì)具有高重復(fù)使用率的電池系統(tǒng)；
（2）充分利用生物質(zhì)能；
（3）對(duì)制氫過(guò)程的靈活應(yīng)用及改良；
（4）充分利用太陽(yáng)能；
（5）建立有效的評(píng)估體系和標(biāo)準(zhǔn)。
就目前的世界能源局勢(shì)而言，藻類制氫技術(shù)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，因?yàn)槠渑c全世界的能源供給問(wèn)題息息相關(guān)。藻類生物制氫在積極改善能源供需平衡、減緩全球變暖、減輕環(huán)境污染方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。
光合作用顯示藻類生物制氫會(huì)引領(lǐng)諸多領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。目前，藻類制氫技術(shù)成本顯著高于化石能源，隨著技術(shù)進(jìn)步可有效降低其成本，長(zhǎng)期來(lái)看，藻類制氫有可能在未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演重要角色，并有一定潛力以解決未來(lái)的能源危機(jī)。
結(jié)語(yǔ)
氫能可被認(rèn)為是基于可再生資源而制取的最清潔的能源載體。大多數(shù)的藻類和藍(lán)細(xì)菌在具備水和CO2作為原料的情況下，利用獨(dú)特種類的酶（如氫化酶）可以產(chǎn)生H2。
雖然近年來(lái)藻類制氫技術(shù)取得了一些技術(shù)進(jìn)展，但仍有待于進(jìn)一步發(fā)展。在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用前，相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)仍有諸多技術(shù)難題需要解決，并需在世界各地得以廣泛提供。LCA將會(huì)在評(píng)估藻類制氫技術(shù)的可持續(xù)性以及制定相關(guān)的政策方面發(fā)揮積極作用。
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