首届全球替代能源氢能大会于2000年9月11日至15日在德国慕尼黑举行，与会代表强烈呼吁各国政府和公民认识到替代能源的重要性和紧迫性，使氢成为21世纪的新能源。随着全球石油需求增加，石油储量不断减少，研究表明，按当前消费趋势，可采集的石油资源最多能使用到21世纪末。石化能源的使用还带来严重的大气污染，开发绿色可再生能源迫在眉睫。2000年7-8月的美国《未来学家》杂志预测，21世纪前10年十大科技发展趋势包括燃料电池汽车问世和替代能源挑战石油能源，风能、太阳能、地热、生物能和水力发电将占全部能源需求的30%。我国“十五”国家重点开发技术项目也将新型能源开发利用放在重要位置。目前，风能、太阳能的开发已进入直接使用阶段，生物能研究也取得重要进展，但如何储存能量并将其转化为交通工具可用的清洁高效能源，仍是亟待解决的课题。

传统的制氢方法包括电解水、烃类水蒸汽重整和重油部分氧化重整。电解水制氢效率为75%-85%，工艺简单无污染，但耗电量大，成本高。烃类水蒸汽重整是强吸热反应，热效率低，能耗高。重油氧化制氢纯度低，不利于能源综合利用。随着氢气需求增加，传统方法消耗大量不可再生能源，不适应可持续发展。生物制氢技术作为符合可持续发展战略的课题，已在全球引起广泛重视。德国、以色列、日本、葡萄牙、俄罗斯、瑞典、英国、美国等投入大量人力物力进行研究。美国每年用于生物制氢研究的费用平均为几百万美元，日本则是美国的5倍左右，并成立了专门机构，建立了发展规划，目标是在21世纪中叶实现商业化生产。日本能源部主持的氢行动计划，从1993年到2020年，旨在建立世界范围的能源网络，实现氢的有效生产、运输和利用。

生物制氢课题由Lewis于1966年提出，20世纪70年代能源危机引起广泛关注。生物质资源丰富，可通过气化和微生物催化脱氢制氢。产氢微生物分为两类：光合生物（如藻类和光合细菌）和发酵产氢细菌（兼性厌氧和专性厌氧）。光合细菌如Rhodbacter 8604、R. monas 2613、R. capsulatus Z1、R. sphaeroides等的研究已取得成果。发酵产氢细菌以葡萄糖、污水、纤维素为底物的研究较多。中国在此方面也取得进展，任南琪等1990年开始研究，1994年提出以厌氧活性污泥为原料的有机废水发酵法制氢技术，突破了必须采用纯菌种和固定技术的局限，开创了非固定化菌种产氢的新途径，并首次实现中试规模连续流长期产氢。他们发现了产氢能力高的乙醇发酵类型，发明了连续流生物制氢反应器，初步建立了生物产氢发酵理论，提出了最佳工程控制对策。中试产氢能力达5.7 m³ H₂/m³·d，制氢规模可达500-1000 m³/m³，生产成本明显低于水电解法。

生物制氢过程分为5类：（1）利用藻类或蓝细菌的生物光解水法；（2）有机化合物的光合细菌光分解法；（3）有机化合物的发酵制氢；（4）光合细菌和发酵细菌的耦合法制氢；（5）酶催化法制氢。发酵细菌产氢速率较高，条件要求低，具有直接应用前景。光合细菌产氢速率比藻类快，能量利用率比发酵细菌高，且能将产氢与光能利用、有机物去除耦合在一起，是最具潜在应用前景的方法之一。氢气的纯化与储存是关键问题。生物法制得的氢气含量通常为60%-90%（体积分数），可能混有CO₂、O₂和水蒸气，可采用传统化工方法除去，如50% KOH溶液、苯三酚的碱溶液和干燥器或冷却器。氢气储存方法包括压缩、液化、金属氢化物和吸附，其中纳米材料吸附储氢被认为最有前景。

目前研究中存在的问题：对藻类及光合细菌的研究远多于发酵产氢细菌。传统观点认为微生物体内产氢系统（主要是氢化酶）不稳定，只有细胞固定化才能实现持续产氢，因此大多采用纯菌种固定化技术。但该技术存在不足：细菌包埋工艺复杂，成本高；固定化颗粒内部传质阻力大，代谢产物积累产生反馈抑制；包埋剂占据有效空间，限制生物持有量，降低产氢率。现有研究多为实验室小型试验，采用批式培养，连续流培养产氢报道较少，连续稳定运行超过40天的研究少见。即使瞬时产氢率高，长期连续运行能否获得较高产氢量尚待探讨。生物制氢技术欲达到工业化生产水平仍需多年努力。

展望：氢是高效、洁净、可再生的二次能源，用途越来越广泛，氢能应用将势不可挡地进入社会各个领域。开发新的制氢工艺势在必行，生物制氢技术是历史发展的必然趋势。开发中国的生物制氢技术需要政策和软件支持：（1）加强宣传，提高人们对生物能源的认识；（2）加大政府投资和扶持，在初始商业化阶段实行减免税等优惠政策；（3）借鉴国外经验，充分调动地方和工业界的积极性；（4）加强高校对生物能源的教育及研究。随着认识加深、政府扶持力度加大和研究的深入，生物制氢绿色能源技术将展现出更大的开发潜力和应用价值。