人类文明的进步伴随的是能源消耗的急剧增加，氢气作为一种新型能源发挥越来越重要的作用，我国将车用氢能源发展达到国际同步甚至领先水平定位为未来新能源行业发展的目标。氢能无污染，而且能量转换效率高，是一种清洁安全高效的二次能源。在合成氨和甲醇工业、重烃升级、铁矿石还原和食品工业中，氢气都有着广泛的应用^[1]。氢能以其易于制备、洁净、高效和可再生等一系列优点而备受关注^[2-6]。

根据原料的不同，氢气的制备方法可分为非再生制氢和可再生制氢。目前，制取氢气的方法主要是在高温下从天然气中提取、水的电解、水的光电解、太阳能制氢、水煤气转化制氢、甲烷裂解制氢及生物制氢等^【7】。利用有机小分子制氢是现代工业生产制氢的主要方式，主要原料以烃类及其氧化物为主。

反应原料：天然气主要成分是甲烷，一氧化碳，二氧化碳，硫化氢，二氧化硫等。生物制氢技术是利用某些微生物，以有机物为基质产生氢气的一种制氢方法，利用大量的工农业废水、废渣等废弃物为原料，在常温、常压条件下进行，既实现了废弃物资源化，又降低成本，还能减少环境污染，节约不可再生能源，是一种发展前景广阔的新方法，已成为国内外学者探索和研究的重要课题。随着能源和环境问题日益突出,该领域的研究日趋活跃^【8】。

反应过程及反应条件：天然气制氢：天然气的主要加工过程包括常减压蒸馏、催化裂化、催化重整和芳烃生产。同时，包括天然气开采、集输和净化。在一定的压力和一定的高温及催化剂作用下，天然气中烷烃和水蒸气发生化学反应。转化气经过费锅换热、进入变换炉使CO变换成H₂和CO₂。再经过换热、冷凝、汽水分离，通过程序控制将气体依序通过装有三种特定吸附剂的吸附塔，由变压吸附 (PSA) 升压吸附N₂、CO、CH₄、CO₂ 提取产品氢气。降压解析放出杂质并使吸附剂得到再生。天然气的规模加工需要包括常减压蒸馏、催化裂化、催化重整和芳烃生产。同时，包括天然气开采、集输和净化。在一定的压力和一定的高温及催化剂作用下，天然气中烷烃和水蒸气发生化学反应。转化气经过费锅换热、进入变换炉使CO变换成H₂和C0₂。再经过换热、冷凝、汽水分离，通过程序控制将气体依序通过装有三种特定吸附剂的吸附塔。由变压吸附(PSA)升压吸附N₂、CO、CH₄、C0₂ 提取产品氢气^[9] .天然气蒸汽重整的基本反应方程式为：

^[10]

前两个反应为强吸热反应,随着反应的进行，摩尔流速显著增加。在高温低压下,甲烷的转化率很高,几乎能达到平衡转化率。与前两个反应不同的是，变换反应(3)为放热反应，反应前后的物质的量不变，随着温度的降低转化率提高,且反应转化率与压力无关^[11]。 为了维持以上的两个吸热反应(1)和(2)，通常将氧气或空气引入反应器进行氧化反应^[12]：

生物制氢：国内外学者进行了大量生物制氢机理的研究，普遍认为氢气与生物体问的相互转化是普遍存在的,氢代谢在调节厌氧发酵的碳及电子流动中起着重要的作用。生物体内涉及氢气的反应通常分为两类：一是利用氢气作为还原剂推动生物体内的新陈代谢过程；二是生物体为了消除体内过大的电子压力，在酶的催化下将氢离子转化为氢气^[13]。 随着国内外学者深入研究表明，许多因素对制氢效率造成极为重要的影响。基础性研究主要集中在确定特定的菌种及制氢的最佳环境参数，根据菌种的种类确定生长条件、产氢基质不同确定生物制氢的条件。主要包括菌种的鉴别、菌龄、气液相成分及含量、氮源种类和添加量、培养基成分和含量、pH值、接种量、光学特性，温度等因素对制氢效率产生不同的影响^[14]。

另作为生物质间接制氢方法之一的生物质衍生物重整制氢，以甘油为原料转化为氢气符合未来能源对可再生性的要求，正受到氢能源研究领域的密切关注^[15]。

甘油水蒸汽重整的反应机理一般认为有三种： Ca脱氢机理[9]：在贵金属催化剂上，甘油的Ca先吸附在金属表面脱氢生成甘油醛，随后甘油醛中的Cb一0断裂生成2一乙醇醛，然后2一乙醇醛的C#8212;C断裂生成甲醛，而甲醛可以分解为H₂和CO。生成的CO

可以发生水煤气变换反应生成CO₂和H₂；Cb脱氢机理：在酸性催化剂上，甘油脱水生成二羟基丙酮，然后C#8212;C键断裂生成甲醛，而甲醛可以分解生成CO和H₂ ，CO发生水气变换反应生成CO和H₂；C#8212;C断裂机理：在Pt/A1₂O₃和Sn修饰的Ni催化剂上甘油分子的C#8212;C键易断裂生成甲醛，而甲醛裂解生成CO和H₂。生成的CO可以发生水煤气变换反应生成CO₂和H₂。