综述：暗发酵生物制氢：文献计量趋势、技术经济见解、新兴挑战与可持续路径

《International Journal of Hydrogen Energy》：Dark fermentative biohydrogen production: Bibliometric trends, techno-economic insights, emerging challenges, and sustainable pathways

本综述系统剖析了暗发酵生物制氢（DFHP）的研究进展。通过文献计量分析（435篇文献，年增长率19.6%）与技术经济评估，指出DFHP利用有机废物及工业废热，在标准发酵罐中运行，需水量极少，且废热集成可消除外部加热成本。文章明确了原料变异性、代谢物抑制等规模化挑战，并提出了低能耗预处理、原位代谢物清除等可持续路径，强调了其对实现可持续发展目标（SDGs）的贡献，为推进全球脱碳和弹性氢经济部署提供了清晰路线图。

　　

暗发酵生物制氢（DFHP）作为一种利用有机废物生产清洁氢能（H₂）的可扩展技术，正受到日益广泛的关注。全球能源需求激增，温室气体排放问题严峻，促使人们寻求化石燃料的替代品。H₂因其高能量密度（～122 kJ g^?1）和终端使用零排放的特性，被视为未来能源体系的关键组成部分。

研究方

对2006年至2025年间435篇Scopus文献记录的文献计量分析显示，DFHP研究领域呈现出蓬勃发展的态势，年增长率高达19.6%。共有1682位 distinct 作者在189种不同刊物上发表了研究成果，使用了928个 unique 关键词，反映了该领域研究的深度和广度。可视化分析工具（如VOSviewer）揭示了从反应器构型到代谢工程等专业主题的演变趋势。

技术经济性能

在技术经济层面，DFHP与常规制氢方法（如电解水）相比具有独特优势。DFHP过程在标准发酵罐中进行，需水量可忽略不计。通过集成工业废热，可以完全消除外部加热成本，从而降低平准化制氢成本（Levelized H₂ Cost）。该技术将有机废弃物（如农业残留物、废水污泥、食物垃圾）转化为H₂，实现了废物减量与能源回收的双重效益。

面临的挑战

尽管前景广阔，DFHP的规模化应用仍面临一系列技术和操作挑战。原料的变异性会影响发酵过程的稳定性。挥发性代谢产物（如挥发性脂肪酸）的积累会抑制产氢微生物的活性。此外，大规模化过程中的传质和传热限制也是需要克服的瓶颈。中试规模的验证不足也制约了其商业化进程。

可持续路径与建议

为推进DFHP的发展，本综述提出了若干可持续路径。在技术层面，建议采用低能耗预处理方法（如温和碱水解）来提高原料均一性，开发原位代谢物清除技术以缓解抑制，并设计先进反应器构型（如多级填充床、连续流环路）来优化混合与传热。在政策与合作层面，强调与废弃物处理设施共址建设，并建立包容性的能力建设伙伴关系。这些路径与可持续发展目标（SDGs）中关于可负担的清洁能源、负责任消费和气候行动的要求高度契合。

结论与展望

综上所述，DFHP作为一种有潜力的低碳制氢途径，通过整合文献计量趋势和技术经济洞察，为其进一步发展和部署绘制了清晰的路线图。克服现有的技术和规模化挑战，将加速DFHP成为弹性氢经济的重要组成部分，为全球脱碳努力做出实质性贡献。