综述：生物氢生产途径：原料利用、技术发展、计算建模及新兴前景的综合综述

《BioEnergy Research》：Biohydrogen Production Pathways: An Integrated Review of Feedstock Utilization, Technological Developments, Computational Modeling, and Emerging Prospects

生物制氢作为可再生能源，涵盖热化学、生化及电化学技术，原料包括纤维素、农业残渣等，评估预处理与能量平衡的权衡，利用计算模型和AI优化，但面临原料物流、低产率等挑战。

　　

摘要

生物氢作为一种有前景的可再生能源载体，具有巨大的潜力来支持全球脱碳并减少对化石氢的依赖。本文对生物氢的生产途径进行了全面而综合的评估，涵盖了热化学、生物化学和电化学技术。主要原料包括木质纤维素生物质、农业废弃物、食物垃圾、工业废水、污泥、藻类和城市固体废物，从它们的可用性、组成、预处理要求以及产氢潜力等方面进行了深入分析。关键转化途径，如气化、热解、水热气化、沼气重整、暗发酵、光发酵、生物光解和微生物电解，从反应器设计、氢产率、工艺效率、可扩展性和技术成熟度等方面进行了系统评估。特别强调了预处理技术以及预处理强度与净能量平衡之间的权衡，这些因素对木质纤维素生物氢系统的可持续性和经济可行性具有重要影响。此外，本文还回顾了计算建模、动力学分析、代谢工程、工艺模拟和人工智能方面的最新进展，探讨了它们在提高预测能力、工艺优化和实时控制中的作用。文章进一步强调了混合系统、集成生物精炼厂、工程化微生物群落、先进材料以及循环生物经济策略在提高氢回收率和减少环境影响方面的日益重要性。尽管取得了显著进展，但原料物流、低氢产率、工艺不稳定、高纯化成本以及大规模商业化受限等问题仍然是重要的障碍。总体而言，本文为开发可持续、高效且具有商业可行性的生物氢生产系统提供了前瞻性的路线图。