review articles that provide in-depth descriptions of the reaction
pathways and types of enzymes being used in bio-hydrogen
production and the interested reader is referred to them for more
details [132,137,148,156–158].
3.1.2.1. Direct photolysis. Photosynthesis uses solar energy to
convert carbon dioxide and water to carbohydrates and oxygen.
For some organisms, excess solar energy is ‘‘vented’’ by production
of hydrogen via direct photolysis of water. Researchers are trying
to engineer algae and bacteria so the majority of the solar energy is
diverted to hydrogen production, with enough diverted to
carbohydrate production to solely maintain life. Direct photolysis
of water is done in two ways. First it can use green algae’s
photosynthesis capabilities to generate oxygen and hydrogen ions.
The process occurs along the thylakoid membrane where two
photosystems are located (Fig. 6). The first step is the splitting of
water into oxygen using solar radiation. The hydrogen in this
reaction is bound in the plastiquinone (pqH2) molecule (Sorensen
30–35). The pqH2 is conveyed down the membrane to the
cytochrome b6f which transfers the stored energy from pqH2 to
plastocyanin (pc). The pq is recycled back to photosystem II.
Additional solar radiation is absorbed in photosystem I which is
used to transfer the chemical energy in pc to ferredoxin (fd). The fd
is used to convert the NADP to NADPH2. The NADPH2 by means of
the Benson-BassHam-Calvin Cycle converts CO2 to carbohydrates.
However, under anaerobic conditions or when too much energy is
captured in the process some organisms vent the excess electrons
by using a hydrogenase enzyme which converts the hydrogen ions
in the fd to hydrogen gas [20,159]. The advantage of this
technology is that the primary feed is water, which is inexpensive
and available almost everywhere [156]. Currently, this process
requires a significant surface area to collect sufficient light.
Unfortunately, these microorganisms in addition to producing
hydrogen, produce oxygen, which, when sensed by the organism,
causes it to cease hydrogen production [135,156]. Therefore work
is being done to either, identify or engineer less oxygen sensitive
organisms, separate the hydrogen and oxygen cycles, and/or
change the ratio of photosynthesis (oxygen production) to
respiration (oxygen consumption) in order to prevent oxygen
buildup [9]. The addition of sulfate to the solution has been found
to depress oxygen production and sensitivity; however, the
hydrogen production mechanisms are also suppressed [20,159].
Since oxygen and hydrogen are co-produced in a mixed gas,
significant safety and separation issues occur. Recent innovative
research has resulted in substantially increased light utilization
efficiency of up to 15% compared to the previous utilization of 5%
ตรวจสอบบทความที่ให้คำอธิบายในเชิงลึกของปฏิกิริยา
มนต์และชนิดของเอนไซม์ที่ใช้ในไบโอไฮโดรเจน
ผลิตและผู้อ่านที่สนใจว่าพวกเขาเพิ่มเติม
รายละเอียด [132,137,148,156-158] .
3.1.2.1 Photolysis โดยตรง การสังเคราะห์ด้วยแสงใช้พลังงานแสงอาทิตย์ให้
แปลงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็นคาร์โบไฮเดรตและออกซิเจน
สำหรับบางสิ่งมีชีวิต พลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินเป็น '' vented'' โดยผลิต
ของไฮโดรเจนผ่าน photolysis โดยตรงของน้ำ นักวิจัยกำลัง
การวิศวกรสาหร่ายและแบคทีเรียดังนั้นส่วนใหญ่พลังงานแสงอาทิตย์
เบี่ยงเบนไปในการผลิตไฮโดรเจน พอเบี่ยงเบนไป
ผลิตคาร์โบไฮเดรตเพียงรักษาชีวิต ตรง photolysis
น้ำจะกระทำในสองวิธีการ มันสามารถใช้สาหร่ายสีเขียว
ความสามารถในการสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อสร้างออกซิเจนและประจุไฮโดรเจน
กระบวนการเกิดขึ้นตามเมมเบรนของ thylakoid สอง
photosystems ทำงานอยู่ (Fig. 6) ขั้นตอนแรกคือการ แบ่งของ
น้ำเป็นออกซิเจนโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์รังสี ไฮโดรเจนในนี้
ปฏิกิริยาถูกผูกไว้ในโมเลกุล plastiquinone (pqH2) (Sorensen
30 – 35) PqH2 จะใช้ลงเมมเบรนเพื่อการ
cytochrome b6f โอนย้ายพลังงานเก็บไว้จาก pqH2 ไป
plastocyanin (pc) คุณภาพจะรีไซเคิลไป photosystem II.
รังสีแสงอาทิตย์เพิ่มเติมถูกดูดใน photosystem ฉันซึ่งเป็น
ใช้โอนย้ายพลังงานเคมีในพีซีไปยัง ferredoxin (fd) Fd
ใช้การแปลง NADP NADPH2 NADPH2 ผ่าน
รอบเบนสัน-BassHam-คาลวินแปลง CO2 ให้คาร์โบไฮเดรต.
อย่างไรก็ตาม ภายใต้เงื่อนไขที่ไม่ใช้หรือเมื่อมีพลังงานมากเกินไป
ในกระบวนการสิ่งมีชีวิตบางจุดอิเล็กตรอนเกิน
โดยเอนไซม์ hydrogenase ซึ่งแปลงประจุไฮโดรเจน
ใน fd กับก๊าซไฮโดรเจน [20,159] ประโยชน์นี้
เทคโนโลยีคืออาหารหลัก น้ำ ซึ่งมีราคาไม่แพง
มีเกือบทุก [156] กระบวนการนี้ในปัจจุบัน
ต้องการพื้นที่สำคัญเพื่อรวบรวมแสงเพียงพอ
อับ เหล่าจุลินทรีย์นอกจากผลิต
ไฮโดรเจน ออกซิเจนผลิต ซึ่ง เมื่อทรง โดยสิ่งมีชีวิต,
ทำให้หยุดผลิตไฮโดรเจน [135,156] ดังนั้น งาน
กำลังทำ ระบุ หรือวิศวกรน้อยออกซิเจนสำคัญ
ชีวิต วงจรของไฮโดรเจนและออกซิเจน แยก/
เปลี่ยนอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง (ออกซิเจนผลิต)
หายใจ (ใช้ออกซิเจน) เพื่อป้องกันออกซิเจน
โลหิต [9] แห่งซัลเฟตกับโซลูชันพบ
เพื่อกดความไว และผลิตออกซิเจน อย่างไรก็ตาม การ
ไฮโดรเจนผลิตกลไกจะหยุด [20,159] .
เนื่องจากออกซิเจนและไฮโดรเจนที่ผลิตร่วมในแก๊สผสม,
ความปลอดภัยและแยกประเด็นสำคัญเกิดขึ้น ล่าสุดนวัตกรรม
วิจัยมีผลในการใช้ประโยชน์แสงเพิ่มมากขึ้น
ประสิทธิภาพถึง 15% เมื่อเทียบกับ 5% ใช้ก่อนหน้านี้
การแปล กรุณารอสักครู่..
