暗发酵生物制氢技术获突破

硅灰石让整体氢气产率提升30%

中化新网讯 长期以来，暗发酵生物制氢技术面临产酸自抑制与气体纯化能耗高两个“拦路虎”。近日，中国科学院沈阳应用生态研究所（简称沈阳生态所）李伟明研究员团队提出一种工艺改良方案：将天然硅酸盐矿物——硅灰石引入发酵体系，在单一反应器中同步解决了上述两大痛点，为绿氢制造从“低碳”走向“碳负性”提供了可行的工程路径。

李伟明表示，科研团队放弃常规的强碱中和思路，转而引入天然硅灰石。当发酵罐内的酸度开始上升、pH值出现下降趋势时，游离的酸会驱动硅灰石缓慢溶解。在溶解过程中，硅灰石持续消耗氢离子，并向溶液中释放钙离子。这种由酸度直接驱动的被动溶解机制，为发酵体系提供了一个极度温和且持续的酸碱缓冲环境。实验数据表明，在硅灰石的干预下，发酵终点的pH值被稳定控制在6.5至7.0，微生物的产氢迟滞期由23小时缩短至约12小时，整体氢气产率提升了30%。

在稳定的微酸性缓冲环境中，发酵代谢通量发生了显著变化：体系内乙酸浓度大幅升高，而与产氢存在竞争关系的乳酸积累量则降至极低水平。基因测序分析证实，关键产氢菌群（Clostridium sensu stricto 1）的相对丰度从47.2%提升至62.4%，而不产氢的菌群则几乎消失。

这一时序分离策略，规避了物理条件的天然冲突。测试结果显示，该工艺在维持最高产氢效率的同时，每升培养基成功封存了0.49升二氧化碳，最终输出的生物气中，氢气纯度跃升至58.2%。