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哈工大任南琪小组：有机废水生物制氢

作为新能源，氢气的优点显而易见。有人将氢气誉为“世

界上最干净的能源”，因为它的燃烧产物只有水。氢气的燃

烧热值高，相同质量的氢气燃烧所产生的热量约为汽油的3

倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍。更为重要的是，氢气是

一种可储存的能源载体。有科学家认为，21世纪氢能有可能

在世界能源舞台上占有举足轻重的地位。

能够制氢的技术有很多种，然而利用废水制氢无疑具有

别样的吸引力，因为它同时兼具了废水处理的功能，可谓一

举两得。在国家自然科学基金等支持下，从上个世纪90年

代初开始，**工业大学教授任南琪就开始了有机废水中产生

氢气的机理研究。他利用发酵法生物制氢技术，在产生氢的

同时伴随有机物的降解，使废水得到净化。

发酵法制氢优势渐显

据介绍，制氢的方法有两类，即利用不可再生资源制氢

和利用可再生资源制氢。前者是利用石油、天然气、煤炭等

资源的方法，目前这一领域的技术已经相当成熟，由此生产

出的氢气约占目前世界氢气生产总量的96%。而剩余4%的氢

气生产量，则基本由电解水来完成，而水无疑是一种可再生

资源。

从可持续发展的角度来看，利用不可再生资源制氢，显

然不是长久之计，利用可再生资源制氢，将会是一条非常有

潜力的制氢之路，尽管目前利用可再生资源制氢在氢气生产

总量中所占的比例微不足道。

可再生资源制氢技术大体可以分为热物理制氢和生物

制氢。前者因为对生成条件要求较高，目前还只是处于实验

室阶段，而后者已经开始成为可再生资源制氢技术中的一支

重要力量。

生物制氢是利用某些微生物体内存在着特殊的氢代谢

系统来生产分子氢的一项生物工程技术。光合法制氢和发酵

法制氢是生物制氢技术的两个大类。然而经过半个多世纪的

研究，到上个世纪90年代末，光合法制氢依然没有达到理

想的效果，主要是因为光合微生物生长速度慢，生长过程必

须要有充足的光照，这些制约因素使得光合法制氢无法走出

实验室，实现规模化和产业化。

与此同时，发酵法制氢开始异军突起。1990年，**工业

大学教授任南琪发现了用产氢细菌在有机废水处理中产生

氢气的现象。通过多年的研究，他们成功掌握了利用有机废

水制氢的技术，在产生氢的同时伴随有机物的降解，使废水

得到净化，从而变废为宝。

从实验室到示范工程

从1990年到1996年，有机废水发酵法生物制氢的小试

研究完成。而早在1991年，任南琪及其率领的团队就得到了

国家自然科学基金的资助。提及此事，任南琪感慨地说：“可

以说，没有国家自然科学基金的支持，就没有我们的今天。”

同样给予任南琪支持的，还有黑龙江省。1995年，任南

琪的小试研究获得黑龙江省科技进步奖二等奖。通常情况下，

一项处于小试阶段的技术是不可能拿到二等奖的，但是这项

技术的超前性，使得当时的评委会破了例。

1996年到1999年底，有机废水发酵法生物制氢的中试

研究顺利完成，在世界上首次完成生物制氢中试研究，开创

了具有我国自主知识产权的厌氧活性污泥工艺发酵法生物

制氢技术。2001年，经过院士投票，这项中试研究成果评

选为“2000年中国十大科技进展新闻”之一。此时，国外

小型连续流反应器发酵法制氢技术才刚刚开始，并且，这还

源于1990年任南琪发表的相关论文被国外科学家所注意。

2000年到XX年，在国家氢能“973”项目的支持下，

任南琪发现了一类新的菌种，这些细菌不仅可以在氢气制造

中起到良好的催化作用，而且对环境要求较低，大大提高了

氢气的产量，为生物制氢从实验室走向工厂化生产奠定了基

础。

XX年，由任南琪承担的国家“863”计划“有机废水发

酵法生物制氢技术生产性示范工程”，在**国际科技城启动。

该项目日产氢气1200立方米，成为国际上第一条发酵法生

物制氢生产线，并且在规模上创造了世界之最。谈到任南琪

的“有机废水发酵法生物制氢技术”，清华大学核能与新能

源技术研究院教授毛宗强赞许有加，他尤其肯定这项技术

“一箭双雕，既产生了氢气，又处理了污水”。

XX年初，任南琪及其课题组完成的“乙醇型发酵生物制

氢技术”荣获国家技术发明奖二等奖，比国外利用丁酸型性

发酵的产氢率高几十倍。

作为中国可再生能源学会氢能专业委员会主任和国际

氢能学会的理事会成员，毛宗强认为，这