(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211023373.1 (22)申请日 2022.08.25 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 （深圳） 地址 518055 广东省深圳市南 山区西丽深 圳大学城哈工大校区 (72)发明人 张冠　李昭颐　 (74)专利代理 机构 广州知友专利商标代理有限 公司 44104 专利代理师 侯莉 (51)Int.Cl. C12P 19/14(2006.01) C12P 19/02(2006.01) C12M 1/40(2006.01) C12M 1/12(2006.01) C12M 1/00(2006.01)C01B 3/04(2006.01) B01J 23/755(2006.01) B01J 35/00(2006.01) (54)发明名称 膜辅助生物酶催化耦合光催化转化生物质 制氢方法及设备 (57)摘要 本发明公开了一种膜辅助生物酶催化耦合 光催化转化生物质制氢方法及设备， 该制氢方法 利用生物酶解聚纤维素产糖， 使糖 分子通过滤膜 自由扩散到光催化反应池形成含糖分子的水溶 液， 进行光照， 光催化反应池中的光催化剂对含 糖分子的水溶液分解水产生氢。 本发 明利用廉价 的生物质作为有机牺牲剂， 处理环 境污染物的同 时获取氢能源， 可有效转化废弃生物质， 实现废 物利用， 而且， 滤膜的成本低廉， 在滤膜辅助下实 现生物酶催 化耦合光催化， 具有较好的产氢性能 及稳定性， 工艺简单， 适于广泛推广和使用。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115466761 A 2022.12.13 CN 115466761 A 1.一种膜辅助生物酶催化耦合光催化转化生物质制氢方法， 其特征在于： 利用生物酶 解聚纤维素产糖， 使糖分子通过滤膜自由扩散到光催化反应池形成含糖分子的水溶液， 进 行光照， 光催化反应池中的光催化剂对 含糖分子的水 溶液分解水产生氢。 2.根据权利要求1所述的膜辅助生物酶催化耦合光催化转化生物质制氢方法， 其特征 在于： 所述 光催化反应池中光催化剂的浓度是0.1～10mg/mL。 3.根据权利要求2所述的膜辅助生物酶催化耦合光催化转化生物质制氢方法， 其特征 在于： 所述 生物酶是纤维素酶。 4.根据权利要求3所述的膜辅助生物酶催化耦合光催化转化生物质制氢方法， 其特征 在于： 所述光催化剂是由一种或多种金属或金属硫化物沉积TiO2、 ZnO、 SrTiO3、 CdS或C3N4制 成。 5.根据权利要求4所述的膜辅助生物酶催化耦合光催化转化生物质制氢方法， 其特征 在于： 光照强度是10mW/ cm2～1000mW/cm2。 6.根据权利要求5所述的膜辅助生物酶催化耦合光催化转化生物质制氢方法， 其特征 在于： 光照采用紫外光、 可 见光或近红外光。 7.根据权利要求6所述的膜辅助生物酶催化耦合光催化转化生物质制氢方法， 其特征 在于： 光源是氙灯、 汞灯或太阳光。 8.一种使用权利要求1所述膜辅助生物酶催化耦合光催化转化生物质制氢方法的设 备， 其特征在于： 它包括反应器和设于反应器外的光源， 所述反应器包括封闭壳体和设于封 闭壳体内底面上 的第一反应池， 所述第一反应池为敞口容器， 在所述封闭壳体内且位于第 一反应池的外部空间是第二反应池， 所述第一反应池通过其上的滤膜与第二反应池相通， 所述第一反应池和 第二反应池其中之一是利用生物酶解聚纤维素产糖的酶催化反应池， 另 一个是可接受光照使池中的光催化剂对含糖分子的水溶液分解水产生氢的光催化反应池， 所述封闭壳体上对应于光源照射部位为可透光部分， 从可透光部分射入的光线照射光催化 反应池。 9.根据权利要求8所述的设备， 其特征在于： 所述滤膜可透过葡萄糖分子而不 能透过光 催化剂颗粒。 10.根据权利要求9所述的设备， 其特 征在于： 所述滤膜的孔径是10nm ‑10 μm。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115466761 A 2膜辅助生物酶催化耦合光催化转化生物质制氢 方法及设备 技术领域 [0001]本发明涉及 一种膜辅助的生物酶催化耦合光催化转化生物质制氢方法， 还涉及使 用该制氢 方法的设备。 背景技术 [0002]氢能作为一种新型洁净能源与 储能材料在21世纪脱颖而出， 我国和美国、 日本、 加 拿大、 欧盟等 都制定了氢能发展规划。 目前我国已在氢能领域取得了多 方面的进展， 在不久 的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一， 而且我国也被国际公认为最有 可能率先 实现氢燃料电池和氢能汽车产业 化的国家。 [0003]工业制氢方式主要有水电解制 氢、 煤炭气化制 氢、 重油及天然气水蒸气催化转化 制氢等， 但这些反应消耗的能量 都大于其产生的能量， 因此， 研究廉价的大规模制氢技术是 各国科学家共同关注的问题。 利用太阳能分解水制氢是世界范围内公认的具有重要研究与 应用前景 的课题， 世界各国都十分重视并不遗余力地投入， 在理论与技术方面已取得了多 方面的进 展， 但仍然存在大量理论问题和工程 技术问题亟 待解决。 [0004]以高效低成本的太阳光做驱动力， 利用半导体光催化剂催化分解水制氢被视为是 一种非常有 前途的可再生能源开 发技术， 然而， 一方面， 目前的太阳能分解水制氢效率以及 光能利用效率还尚未达到大规模应用的要求； 另一方面， 农业生产秸秆等生物质对环境造 成较大污染,当前并无较理想的污染物处理与资源回收利用方法。 纤维素等生物质降解糖 化， 生成可溶性糖类小分子是生物质转换与应用的必要途径， 但目前生物质降解糖化技术 仍存在很多问题， 使糖 类物质进一 步转化为高附加值 化合物和生物燃料难度加大。 发明内容 [0005]本发明的第一个目的在于提供一种成本低、 工艺简单、 产氢性能好且稳定、 可实现 废弃生物质利用的膜辅助生物酶催化耦合 光催化转化生物质制氢 方法。 [0006]本发明的第一个目的通过如下的技术方案来实现： 一种膜辅助生物酶催化耦合光 催化转化生物质制氢方法， 其特征在于， 利用生物酶解聚纤维素产糖， 使糖分子通过滤膜自 由扩散到光催化反应池形成含糖分子的水溶液， 进行光照， 光催化反应池中的光催化剂对 含糖分子的水 溶液分解水产生氢。 [0007]本发明利用廉价的生物质 作为有机牺牲剂， 处理环境污染物的同时获取氢能源， 可有效转化废弃生物质， 实现废物利用， 而且， 滤膜的成本低廉， 在滤膜辅助下实现生物酶 催化耦合 光催化， 具有较好的产氢性能及稳定性， 工艺简单， 适于广泛推广和使用。 [0008]本发明所述 光催化反应池中光催化剂的浓度是0.1～10mg/mL。 [0009]本发明所述 生物酶是纤维素酶等。 [0010]本发明所述光催化剂是由一种或多种金属或金属硫化物沉积TiO2、 ZnO、 SrTiO3、 CdS或C3N4制成， 也可以是其它用于光催化分解水产氢催化剂。 [0011]本发明光照强度是10mW/ cm2～1000mW/cm2。说　明　书 1/4 页 3 CN 115466761 A 3