3.1.2.3. Photo-fermentative process

3.1.2.3. Photo-fermentative processes. Photo-fermentative processes,
also called photosynthetic bacterial hydrogen production,
capitalize on the nitrogenase functionality of purple nonsulfur
bacteria to evolve hydrogen. In this process light harvesting
pigments such as chlorophylls, carotenoids, and phycobilins
scavenge light energy which is transferred to membrane reaction
centers similar to those in photolytic organisms (algae). Sunlight
converts water into protons, electrons, and O2 [20]. The nitrogenase
catalyst is used to react the protons and electrons with
nitrogen and ATP to make ammonia, hydrogen and ADP [20]. Since
oxygen inhibits the nitrogenase, cyanobacteria separate nitrogen
fixation and oxygen generation either spatially or temporally [20].
In nature the bacteria use the hydrogen by-product to fuel other
energy requiring processes via the uptake hydrogenase enzyme.
Therefore, researchers are trying to genetically modify the bacteria
to suppress this enzyme [20]. The process is done in deficient
nitrogen conditions using primarily infrared light energy and,
preferably, reduced organic acids although other reduced compounds
can be used [132,135,156]. The advantages of this process
are that oxygen does not inhibit the process, and that these
bacteria can be used in a wide variety of conditions (i.e. batch
processes, continuous cultures, and immobilized in carrageenan,
agar gel, porous glass, activated glass, or polyurethane foam)
[132,135,156]. The disadvantages are the limited availability of
organic acids, the nitrogenase enzyme is slow, the process requires
a relatively high amount of energy, and hydrogen re-oxidation
[135,156]. To increase the nitrogenase activity and decrease the
energy requirements, the proper ratio of carbon to nitrogen
nutrients must be maintained. Enzyme engineering approaches are
under development to decrease the nitrogenase sensitivity to high
levels of nitrogen nutrients. In addition, hydrogen re-oxidation is
being addressed by microengineering to deactivate hydrogenase
enzymes in the bacteria. The hydrogenase enzymes recycle the
hydrogen produced by the nitrogenase to support cell growth.
Finally, photosynthetic organisms are not efficient as solar
collectors, collecting on average (over day and night) an energy
flow of approximately 100–200 W/m2 [20]. Current efficiency is
approximately 1.9% [9,20]. The theoretical limit for this technology
is 68% according to the U.S. DOE [9].
3.1.2.4. Microbial electrolysis cells. Microbial aided electrolysis
cells (MEC), also called bioelectrochemically assisted microbial
reactor (BEAMR), use electrohydrogenesis to directly convert
biodegradable material into hydrogen [162–164]. The MEC is a
modified microbial fuel cell. In a microbial fuel cell, exoelectrogens
(special microorganisms), decompose (oxidize) organic material
and transfer electrons to the anode. The electrons combine at the
cathode, after traveling through an external load, with protons and
oxygen forming water. A MEC operates in anaerobic state (no
oxygen at the cathode) and an external voltage is applied to the cell
rather than generated by it. The added energy is required since
acetate substrate decomposition is not spontaneous under
standard conditions [162–164]. Hydrogen production occurs at
the cathode via Eq. (17).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

3.1.2.3 การถ่าย-fermentative กระบวนการ กระบวนการถ่าย fermentative,
เรียกว่าการผลิตไฮโดรเจนจากแบคทีเรีย photosynthetic,
ประโยชน์บนฟังก์ชัน nitrogenase ของ nonsulfur สีม่วง
แบคทีเรียพัฒนาไฮโดรเจน ในกระบวนการนี้แสงเก็บเกี่ยว
สีเช่น chlorophylls, carotenoids และ phycobilins
scavenge พลังงานแสงซึ่งการปฏิกิริยาเมมเบรน
ศูนย์คล้ายกับในสิ่งมีชีวิต photolytic (สาหร่าย) แสงแดด
เปลี่ยนน้ำเป็นโปรตอน อิเล็กตรอน และ O2 [20] Nitrogenase
เศษใช้การตอบสนองโปรตอนและอิเล็กตรอนกับ
ไนโตรเจนและ ATP ทำให้แอมโมเนีย ไฮโดรเจน และ ADP [20] ตั้งแต่
nitrogenase ยับยั้งออกซิเจน ไนโตรเจนแบ่ง cyanobacteria
เบีและออกซิเจนรุ่น spatially หรือ temporally [20] .
ในธรรมชาติ แบคทีเรียการใช้ผลพลอยได้ไฮโดรเจนกับเชื้อเพลิงอื่น ๆ
พลังงานที่ต้องใช้กระบวนการผ่านการดูดซับ hydrogenase เอนไซม์
ดัง นักวิจัยกำลังพยายามปรับเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมแบคทีเรีย
บีฑาเอนไซม์นี้ [20] กระบวนการเสร็จสิ้นในไม่
เงื่อนไขไนโตรเจนโดยใช้พลังงานแสงอินฟราเรดหลัก และ,
ลดกรดอินทรีย์สด ๆ แม้อื่น ๆ ลดสาร
ได้ใช้ [132,135,156] ข้อดีของกระบวนการนี้
ว่า ออกซิเจนไม่ยับยั้งกระบวนการ และที่นี่
แบคทีเรียสามารถใช้งานในหลากหลายเงื่อนไข (เช่นชุด
กระบวน วัฒนธรรมอย่างต่อเนื่อง และเอนไซม์ใน carrageenan,
เจ agar, porous แก้ว แก้วเปิด หรือฟองน้ำ)
[132,135,156] ข้อเสียมีความจำกัด
กรดอินทรีย์ เอนไซม์ nitrogenase ได้ช้า ต้องการ
จำนวนค่อนข้างสูงของพลังงาน และ re-ออกซิเดชันของไฮโดรเจน
[135,156] การเพิ่มกิจกรรม nitrogenase ลดการ
ความต้องการพลังงาน อัตราส่วนของคาร์บอนกับไนโตรเจนเหมาะสม
รักษาสารอาหาร มีแนวทางวิศวกรรมเอนไซม์
พัฒนาเพื่อลดความไว nitrogenase สูง
ระดับของสารอาหารไนโตรเจน แห่ง ใหม่ออกซิเดชันของไฮโดรเจนเป็น
ถูกระบุ โดย microengineering เพื่อปิดใช้งาน hydrogenase
เอนไซม์ในแบคทีเรีย เอนไซม์ hydrogenase ไซ
ไฮโดรเจนผลิต nitrogenase เพื่อสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์
ในที่สุด ชีวิต photosynthetic ไม่มีประสิทธิภาพเป็นแสง
สะสม รวบรวมโดยเฉลี่ย (ช่วงกลางวันและกลางคืน) มีพลังงาน
กระแสประมาณ 100 – 200 W/m2 [20] ประสิทธิภาพปัจจุบันเป็น
ประมาณ 1.9% [9,20] ขีดจำกัดทฤษฎีเทคโนโลยีนี้
68% ตามป้องกันสหรัฐอเมริกา [9] .
3.1.2.4 เซลล์จุลินทรีย์ electrolysis จุลินทรีย์ช่วย electrolysis
เซลล์ (MEC), เรียกอีกอย่างว่า bioelectrochemically ช่วยจุลินทรีย์
เครื่องปฏิกรณ์ (BEAMR), ใช้ electrohydrogenesis โดยตรงแปลง
วัสดุที่ย่อยสลายยากเป็นไฮโดรเจน [162-164] MEC เป็นแบบ
จุลินทรีย์เซลล์เชื้อเพลิงที่ปรับเปลี่ยน ในเซลล์เชื้อจุลินทรีย์ exoelectrogens
(special microorganisms) เปื่อย (ออก) วัสดุอินทรีย์
และโอนย้ายอิเล็กตรอนไปที่ขั้วบวก อิเล็กตรอนรวมที่
แคโทด เดินผ่านการโหลดภายนอก กับโปรตอน และ
ออกซิเจนขึ้นน้ำ MEC การทำงานในสภาวะไม่ใช้ออกซิเจน (ไม่
ออกซิเจนที่แคโทด) และใช้เป็นแรงดันไฟฟ้าภายนอกเซลล์
แทนที่สร้างมัน พลังงานเพิ่มเป็นต้องตั้งแต่
แยกส่วนประกอบของพื้นผิว acetate ไม่อยู่ภายใต้
เงื่อนไขมาตรฐาน [162-164] ผลิตไฮโดรเจนเกิดขึ้นที่
แคโทดผ่าน Eq. (17)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

3.1.2.3 กระบวนการถ่ายหมัก กระบวนการหมักภาพ,
หรือที่เรียกว่าการสังเคราะห์แสงผลิตไฮโดรเจนแบคทีเรีย
ประโยชน์จากการทำงานของไนโต nonsulfur สีม่วง
แบคทีเรียที่จะพัฒนาไฮโดรเจน ในแง่กระบวนการนี้เก็บเกี่ยว
เม็ดสีเช่นคลอโรฟิล, carotenoids และไฟโคบิลิ
ไล่พลังงานแสงที่ถูกโอนไปยังแก้วหูปฏิกิริยา
ศูนย์คล้ายกับผู้ที่อยู่ในชีวิต photolytic (สาหร่าย) แสงแดด
แปลงน้ำเป็นโปรตอนอิเล็กตรอนและ O2 [20] ไนโตร
ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในการตอบสนองโปรตอนและอิเล็กตรอนที่มี
ไนโตรเจนและเอทีพีที่จะทำให้แอมโมเนียไฮโดรเจนและ ADP [20] เนื่องจาก
ออกซิเจนยับยั้งไนโตร, ไซยาโนแบคทีเรียที่แยกไนโตรเจน
และออกซิเจนตรึงรุ่นทั้งสันนิฐานหรือชั่วคราว [20]
ในธรรมชาติแบคทีเรียใช้ไฮโดรเจนผลพลอยได้เป็นเชื้อเพลิงอื่น ๆ
พลังงานที่ต้องผ่านกระบวนการเอนไซม์ Hydrogenase บริโภค
ดังนั้นนักวิจัยกำลังพยายามที่จะพันธุกรรม แก้ไขแบคทีเรีย
ที่จะระงับการทำงานของเอนไซม์นี้ [20] กระบวนการจะทำในขาด
สภาพไนโตรเจนที่ใช้พลังงานแสงอินฟราเรดส่วนใหญ่และ
ยิ่งลดกรดอินทรีย์แม้ว่าสารลดอื่น ๆ
สามารถนำมาใช้ [132135156] ข้อได้เปรียบของกระบวนการนี้
เป็นที่ออกซิเจนไม่ยับยั้งกระบวนการและว่าสิ่งเหล่านี้
แบคทีเรียสามารถใช้ในความหลากหลายของเงื่อนไข (เช่นชุด
กระบวนการวัฒนธรรมอย่างต่อเนื่องและตรึงในคาราจีแนน,
เจลวุ้นแก้วพรุนแก้วเปิดใช้งานหรือ ยูรีเทนโฟม)
[132135156] ข้อเสียคือมีข้อ จำกัด ของ
กรดอินทรีย์เอนไซม์ไนโตช้ากระบวนการต้อง
เป็นจำนวนเงินที่ค่อนข้างสูงของพลังงานและไฮโดรเจนอีกครั้งออกซิเดชัน
[135156] เพื่อเพิ่มกิจกรรมไนโตรและลด
ความต้องการพลังงานอัตราส่วนที่เหมาะสมของคาร์บอนไนโตรเจน
สารอาหารที่จะต้องดูแล วิธีวิศวกรรมเอนไซม์ที่
อยู่ระหว่างการพัฒนาเพื่อลดความไวของไนโตรสูง
ระดับของสารอาหารไนโตรเจน นอกจากนี้ไฮโดรเจนอีกครั้งออกซิเดชันจะ
ถูกแก้ไขโดยการยกเลิกการใช้งาน microengineering Hydrogenase
เอนไซม์ในแบคทีเรีย เอนไซม์ Hydrogenase รีไซเคิล
ไฮโดรเจนที่ผลิตโดยไนโตรเพื่อรองรับการเจริญเติบโตของเซลล์
ในที่สุดสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสงไม่ได้มีประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์
สะสมเก็บภาษีโดยเฉลี่ย (กว่าทั้งกลางวันและกลางคืน) พลังงาน
การไหลประมาณ 100-200 W / m2 [20] ที่มีประสิทธิภาพในปัจจุบัน
ประมาณ 1.9% [9,20] ขีด จำกัด ทางทฤษฎีสำหรับเทคโนโลยีนี้
เป็น 68% ตามที่สหรัฐ DOE [9]
3.1.2.4 เซลล์อิเล็กโทรจุลินทรีย์ จุลินทรีย์ที่ได้รับความช่วยเหลือด้วยกระแสไฟฟ้า
เซลล์ (MEC) เรียกว่ายังช่วยจุลินทรีย์ bioelectrochemically
เครื่องปฏิกรณ์ (BEAMR) ให้ใช้ electrohydrogenesis การแปลงโดยตรง
วัสดุที่ย่อยสลายได้เป็นไฮโดรเจน [162-164] MEC เป็น
เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์แก้ไข ในเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ exoelectrogens
(จุลินทรีย์พิเศษ) สลาย (ออกซิไดซ์) อินทรีย์วัตถุ
และการถ่ายโอนอิเล็กตรอนขั้วบวก อิเล็กตรอนรวมที่
แคโทดหลังจากเดินทางผ่านโหลดภายนอกที่มีโปรตอนและ
น้ำออกซิเจนไว้ MEC ดำเนินอยู่ในสภาพไร้ออกซิเจน (ไม่มี
ออกซิเจนที่ขั้วลบ) และแรงดันไฟฟ้าภายนอกถูกนำไปใช้กับเซลล์
มากกว่าที่เกิดจากมัน เพิ่มพลังงานที่จำเป็นตั้งแต่
การสลายตัวอะซิเตทพื้นผิวไม่ได้เกิดขึ้นเองภายใต้
เงื่อนไขมาตรฐาน [162-164] ผลิตไฮโดรเจนเกิดขึ้นที่
แคโทดผ่านสมการ (17)

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

3.1.2.3 . กระบวนการวิศวกรรมเคมี ภาพถ่าย กระบวนการวิศวกรรมเคมี ภาพถ่าย
เรียกว่าสังเคราะห์แสงผลิตก๊าซไฮโดรเจนแบคทีเรีย
ประโยชน์ในการทํางานของแบคทีเรียไนโตรจีเนส nonsulfur
สีม่วงคายไฮโดรเจน ในขั้นตอนนี้แสงเก็บเกี่ยว
สี เช่น คลอโรฟิลล์ , คาร์โรทีนอยด์ และไฟโคบิลิน
หาพลังงานแสงที่ส่งไป
ปฏิกิริยาเมมเบรนศูนย์ที่คล้ายกับผู้ที่อยู่ใน photolytic สิ่งมีชีวิต ( สาหร่าย ) แสงแดด
แปลงน้ำเป็นโปรตอน อิเล็กตรอน และ O2 [ 20 ] การใช้ปฏิกิริยาไนโตรจีเนส
ตัวเร่งปฏิกิริยาโปรตอนและอิเล็กตรอนกับ
ไนโตรเจนและ ATP ทำให้แอมโมเนีย ไฮโดรเจนและ ADP [ 20 ] ตั้งแต่
ออกซิเจนยับยั้งไนโตรจีเนส ที่มีการตรึงไนโตรเจน
, แยกและรุ่นให้เปลี่ยนออกซิเจนหรือชั่วคราว
[ 20 ]ในธรรมชาติ แบคทีเรียที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนผลพลอยได้ให้เชื้อเพลิงอื่น ๆ ต้องผ่านการกระบวนการ

ไฮโดรจีเนสเอนไซม์ ดังนั้น นักวิจัยพยายามปรับเปลี่ยนพันธุกรรมแบคทีเรีย
ปราบปรามนี้เอนไซม์ [ 20 ] เสร็จสิ้นกระบวนการในเงื่อนไขการใช้ไนโตรเจนพลังงานแสงอินฟราเรดเป็นหลัก

โดยเฉพาะ ลด และ กรดอินทรีย์ แม้ว่า อื่น ๆสารประกอบ
ลดลงสามารถใช้ [ 132135156 ] ข้อดีของกระบวนการนี้
ว่าออกซิเจนไม่ขัดขวางกระบวนการ และแบคทีเรียเหล่านี้
สามารถใช้ในหลากหลายของเงื่อนไข ( เช่นชุด
กระบวนการต่อเนื่อง , วัฒนธรรม , และตรึง ในคาราจีแนน วุ้นเจล
พรุนแก้ว , งานแก้ว หรือโฟม )
[ 132135156 ] ข้อเสียคือ ความพร้อม จำกัด
กรดอินทรีย์โดยเอนไซม์ไนโตรจีเนสเป็นช้ากระบวนการต้องมีการจํานวนเงินที่ค่อนข้างสูงของพลังงานไฮโดรเจนและออกซิเจน 135156
[ Re ] เพื่อเพิ่มกิจกรรมไนโตรจีเนสและลด
ความต้องการพลังงานอัตราส่วนของคาร์บอนต่อไนโตรเจนที่เหมาะสมสารอาหาร
ต้องดูแล วิศวกรรมเอนไซม์เป็นแนวทาง
ภายใต้การพัฒนาเพื่อลดความไวสูง
ไนโตรจีเนสระดับของสารอาหารไนโตรเจน นอกจากนี้ ไฮโดรเจนจะถูกระบุโดยออกซิเดชันเป็น

microengineering ปิดไฮโดรจีเนสเอนไซม์ในแบคทีเรีย การไฮโดรจีเนสเอนไซม์ไซ
ไฮโดรเจนที่ผลิตโดยไนโตรจีเนส เพื่อสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์ .
ในที่สุด , สิ่งมีชีวิตที่เป็นพืช ไม่ได้ประสิทธิภาพเท่าที่สะสมพลังงานแสงอาทิตย์
เก็บเฉลี่ย ( วันและคืน ) พลังงาน
การไหลของประมาณ 100 – 200 W / m2 [ 20 ] ประสิทธิภาพปัจจุบัน
ประมาณ 1.9% [ ตูนิส 9 , 20 ] ขีดจำกัดเชิงทฤษฎีสำหรับเทคโนโลยีนี้
68 % ตามสหรัฐ กวาง [ 9 ] .
3.1.2.4 . การแยกเซลล์ จุลินทรีย์ช่วยเซลล์ electrolysis
( MEC ) เรียกว่า bioelectrochemically ช่วยจุลินทรีย์
ถัง ( beamr ) ใช้ electrohydrogenesis โดยตรงแปลง
ย่อยสลายวัสดุเป็นไฮโดรเจน [ 162 - 164 ] นี้คือ
แก้ไขเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ . ในเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ exoelectrogens
( จุลินทรีย์ ) พิเศษ สามารถย่อยสลายสารอินทรีย์
( ออกซิเดชัน ) และอิเล็กตรอนถ่ายโอนไปยังแอโนด อิเล็กตรอนรวมที่
แคโทด หลังจากเดินทางผ่านภาระภายนอก กับโปรตอนและ
รูปน้ำออกซิเจน มี MEC ประกอบธุรกิจในรัฐ (
,ออกซิเจนที่แคโทด ) และแรงดันภายนอกที่ใช้กับเซลล์
แทนที่จะสร้างมัน เพิ่มพลังงานเป็นสิ่งจำเป็นตั้งแต่ตั้งต้นสลายตัวไม่ธรรมชาติ
อะซิเตทภายใต้เงื่อนไขมาตรฐาน
[ 162 - 164 ] การผลิตก๊าซไฮโดรเจนเกิดขึ้น
แคโทดผ่านอีคิว ( 17 )