氢能因燃烧热值高、热密度大、洁净燃烧、可再生等优点，被认为是最具发展潜力的化石燃料的替代能源。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。在这些方法中，只有4%的氢气是用水电解制氢技术制取的，其余的氢气都是从天然的碳氢化合物中提取出来，不仅消耗大量的化石能源，而且在生产过程中造成环境污染，成本高，可操作性低。生物制氢是把自然界储存于有机化合物（如植物中的碳水化合物、蛋白质等）中的能量利用某些微生物代谢过程来生产氢气的一项生物工程技术。所用原料可以是有机废水、城市垃圾或者生物质，来源丰富，价格低廉。其生产过程清洁、节能，且不消耗矿物资源。与传统的物理化学方法相比，生物制氢有节能、可再生和不消耗矿物资源等许多突出的优点，在氢生产及其应用技术研究开发中的地位也越来越显著。

一、产氢微生物

根据微生物的种类，狭义的产氢微生物分为绿藻、蓝细菌、光合细菌以及发酵细菌。这四类产氢微生物只有发酵型细菌不需要光，其他微生物产氢都需要光的作用。其中绿藻类微生物产氢速率最慢，蓝细菌产生的氢气中经常混合有其他气体。四类产氢微生物及其特点比较见表12-12。

表12-12 产氢微生物及其产氢特点比较

续表

依照产氢过程是否有光参与，广义的产氢微生物分为光合微生物和非光合微生物。其中光合微生物包括绿藻、蓝细菌和光合细菌；非光合微生物主要包括严格的厌氧细菌、兼性厌氧细菌以及好氧细菌等。

二、光合产氢微生物

绿藻、蓝细菌和光合细菌都属于产氢的光合微生物，但其作用条件各不相同。绿藻和蓝细菌主要是以光能作为能源，在厌氧的条件下对水进行分解得到氢气，又可称为光解水产氢。光合细菌是在光照、厌氧条件下对有机物进行分解得到氢气，利用的底物主要是有机化合物，又称为光合产氢。

1.绿藻产氢系统

目前已知的具有产氢能力的绿藻集中在绿藻纲（Chlorophyceae）、团藻目（Volvocales），以及绿球藻目（Chlorococcales）的衣藻属（Chlamydomonas）、扁藻属（Platymonas）、栅藻属（Scenedesmus）、小球藻属（Chlorella）、绿球藻属（Chlorococcum）等。

绿藻中存在氢化酶（hydrogenase），在一定条件下可以利用光能产生氢气。氢化酶是氢代谢中非常重要的酶，负责催化反应。这个反应是可逆的，其反应的方向取决于能与酶相互作用的底物的氧化还原电位的高低。当在氢气和电子受体存在的情况下，氢化酶催化反应的逆向反应，表现为吸收氢化酶的特性；在电子供体存在和低电位的情况下，可利用小分子酸产生的质子作为电子供体，催化反应的正向反应，产生氢气。按照酶活力中心所含的金属原子不同可将氢化酶分为三类：NiFe-氢化酶、FeFe-氢化酶和[Fe]-氢化酶。存在于绿藻中的主要是FeFe-氢化酶。根据催化功能的不同，氢化酶分为吸收氢化酶（uptake hydrogenase）和可逆氢化酶（reversible hydrogenase）。吸收氢化酶只催化H₂的氧化，如蓝细菌中的吸收氢化酶；可逆氢化酶可逆地催化H ⁺的还原和H₂的氧化，根据细胞内生理条件的不同催化不同方向的反应。

在蓝细菌和绿藻的光合系统中，有两个独立、协调作用的光合作用中心：①光合系统Ⅰ（PSⅠ），作用是产生还原剂并固定CO₂；②光合系统Ⅱ（PSⅡ），作用是接受太阳能并分解水，从而产生H ⁺、电子和O₂。绿藻产氢途径主要可以分为直接生物光解途径和间接生物光解途径。在直接生物光解途径中，绿藻通过捕获太阳光，在氢化酶的作用下通过非血红铁硫蛋白和铁氧还蛋白与光合传递链相连。该过程利用光能经由光合反应将水分子光解，获得低电位的还原力，并最终还原氢化酶释放出氢气（图12-13）。间接生物光解途径可以分为两个阶段：在第一个阶段中，绿藻细胞在有氧条件下通过光合作用固定二氧化碳，合成细胞物质；在第二个阶段中，在无氧条件下，这些细胞物质会通过酵解产生还原作用，用于氢化酶的还原和氢气的释放（图12-14）。

图12-13 绿藻直接光解水产氢

图12-14 绿藻间接生物光解水产氢

以莱茵衣藻为例。在厌氧状态下，衣藻中的氢化酶基因会被诱导表达。这时氢化酶将会接受经光合电子传递链传递给铁氧还蛋白的电子，继而将H ⁺还原为H₂。但是，衣藻中催化产氢的氢化酶对氧气极其敏感。衣藻正常生长的条件下，细胞中氧气含量很高，氢化酶的活性会被抑制，从而抑制氢气的产生。从根本上来说，制约因素是电子的获得，经光合系统Ⅱ光解水有电子生成，但光合系统Ⅱ光解水产生电子的同时也会产生氧气。氧气会抑制氢化酶的活性，使产氢量下降。因此，必须不断地从培养基中移除氧气才能保障氢气的持续产生。另一条途径是依赖无氧条件下细胞内源底物的分解作用产生的还原剂，在NAD（P）H氧化还原酶作用下将叶绿体内的NAD（P）H脱氢为NAD（P）⁺，释放出的电子经由PQ库进入“电子传递链”，最后经铁氧还蛋白传递给氢化酶，继而诱导产生H₂。但是，后一途径产生的电子对产氢的贡献只有前一途径的25%。

2.蓝细菌产氢系统

蓝细菌是一类能够进行放氧光合作用的原核生物，具有在功能和结构上与真核细胞叶绿体相似的光合作用单元，和与革兰阴性细菌相似的细胞壁结构和组成。蓝细菌具有单细胞、丝状等多种形态。能够产氢的蓝细菌包括鱼腥蓝细菌属（Anabaena）、念珠蓝细菌属（Nostoc）、颤蓝细菌属（Oscillatoria）、集胞蓝细菌属（Synechocystis）等。

蓝细菌中参与氢代谢的酶主要有固氮酶、吸收氢化酶和可逆氢化酶。其中，固氮酶在催化固氮的同时催化H₂的产生，吸收氢化酶可氧化固氮酶放出的H₂，可逆氢化酶既可以吸收H₂也可以释放H₂。蓝细菌放氢是这三种酶共同作用的结果。固氮酶、吸氢酶和可逆氢化酶对氧都非常敏感，可被空气中的氧和光合作用放出的氧抑制而失活。

固氮酶的主要作用机理是将氮气通过固氮酶使得氢元素固定在氮的化合物上，然后在ATP提供的能量下将氢离子合成氢气而释放出来。常见的固氮酶是钼固氮酶，由固氮酶（MoFe蛋白）和固氮酶还原酶（Fe蛋白）组成。MoFe蛋白是220～240ku的杂四聚体（NifD和NifK），Fe蛋白是60～70ku的二聚体（NifH）。Fe蛋白将外部电子供体的电子传递给MoFe蛋白，MoFe蛋白将氮还原为氨，同时催化质子的还原：N₂+8H ⁺+8e ^-+16ATP → 2NH₃+H₂+16ADP+16Pi。蓝细菌或在无氧条件下固氮，或将固氮和放氧在时间或空间上分离。有些丝状蓝细菌的营养细胞可以分化成专门进行固氮的异形细胞，从而实现固氮和放氧在空间上的分离（图12-15）。营养细胞含有PSⅠ和PSⅡ，可进行H₂O的光解和CO₂的还原，产生O₂和还原性物质。还原性物质可通过后壁孔道运输到异形细胞作为氢供体用于异形细胞的固氮产氢，而O₂则不能通过。有些非异形细胞蓝细菌则会将固氮和放氧在时间上分开，光照时进行产氧光合作用，黑暗时进行产氢作用。固氮酶除钼固氮酶外，还包括钒固氮酶和铁固氮酶。钒固氮酶和铁固氮酶可以为质子还原分配更多的电子，因而具有比钼固氮酶更强的放氢能力。

图12-15 蓝细菌的固氮酶与氢化酶产氢（Q代表质醌，X为FeS铁硫蛋白）

氢化酶产氢的主要机理是将固氮酶中脱落的氢离子进行催化而产生氢气并释放。氢化酶可以催化反应2H ⁺+2e ^-→ H₂。蓝细菌吸氢酶和可逆氢化酶都是NiFe氢酶。吸氢酶存在于所有固氮的单细胞和丝状蓝细菌中。吸氢酶与膜相结合，在一些丝状蓝细菌中仅在异形细胞中表达，在营养细胞中没有或仅有极少活性。吸氢酶至少由约60ku和35ku的两个亚基（HupL和HupS）组成。吸氢酶对氢的回收具有三方面功能：①通过氧氢反应（Knallgas反应）提供ATP；②去除氧气，保护固氮酶免于失活；③为固氮酶和其他细胞活动提供电子。在丝状蓝细菌中，吸氢酶和固氮酶具有密切的联系。可逆氢化酶可溶地或松散地结合在膜上。可逆氢化酶是由氢酶和硫辛酰胺脱氢酶两部分组成的杂四聚体酶，是组成型酶。可逆氢化酶和固氮作用不相关，可能是蓝细菌在厌氧环境下释放多余还原力的介导物，或作为摒除光合作用光反应产生的低电势电子的电子阀。

3.光合细菌产氢系统

光合细菌（photosyntheticbacteria，PSB）是地球上出现最早的具有原始光能合成体系的原核生物，能在厌氧光照或者有氧光照条件下进行光合作用。光合细菌广泛分布于土壤、沼泽、水田等处，主要包括绿色非硫细菌（green nonsulfur bacteria）、绿硫细菌（green sulfur bacteria）和紫细菌（purple bacteria），其中紫细菌又包含紫色硫细菌（purple sulfur bacteria）和紫色非硫细菌（purple non-sulfur bacteria，PNSB）。目前研究较多的产氢光合细菌主要有深红红螺菌（Rhodospirillum rubrum）、红假单胞菌（Rhodopseudomonas）、类球红细菌（Rhodobacter sphaeroides）、荚膜红假单胞菌（Rhodopseudomonas capsulata）、桃红荚硫菌（Thiocapsa roseopersicina）等。光合细菌能够在光照厌氧缺氮的条件下以多种类型的化合物为底物产生氢气，如乙酸、乳酸、苹果酸、琥珀酸、延胡索酸、葡萄糖等，甚至醇类、多糖类（如淀粉）、氨基酸和芳香族化合物等也可以作为产氢气的底物来源。

光合细菌产氢的基本过程是：在固氮酶或氢酶催化下，将光合磷酸化与还原性物质代谢相偶联，利用吸收的光能及代谢产生的还原力产生氢气。在结构上，主要由两个部分组成：光合单位（photosynthetic unit，PSU）和由固氮酶与氢酶催化的产氢系统。其反应过程如图12-16所示。

图12-16 光合细菌的光合产氢途径

光合细菌的光合作用是通过内膜系统上的捕光天线（light harvesting antenna）和反应中心（reaction center，RC）完成的。光合细菌的捕光天线由两个色素蛋白复合体（pigment-protein complexes，PPC）组成：捕光复合体Ⅰ（LH1）和捕光复合体Ⅱ（LH2）。通过捕光天线和反应中心吸收光能所激发出的高能电子，一部分在电子链内传递的过程中通过光合磷酸化在ATP酶的作用下被用于合成三磷酸腺苷（ATP）；另一部分高能电子则通过铁氧还蛋白或者黄素蛋白传递给固氮酶，固氮酶利用高能电子和光合磷酸化产生的ATP可将碳源在细胞内代谢产生的质子H ⁺还原为H₂，如式（12-1）所示。在光合细菌内与产氢相关的酶主要有固氮酶和氢酶。固氮酶是由钼铁蛋白和铁蛋白组成的复合体，是制氢的关键酶。但是氧和是抑制固氮酶合成和活性的关键因素，因此利用光合细菌制氢需要在光照厌氧条件下，而且一般都选择有机氮（谷氨酸钠）作为产氢的氮源。另外在有N₂存在的条件下，固氮酶优先进行固氮作用，通过式（12-2）合成NH₃，消耗大量的ATP并产生少量的H₂。氢酶也能释放H₂，在暗发酵产小分子酸和H₂的过程中起重要作用，但在固氮酶催化下的光合制氢过程中主要起吸氢作用，以回收部分能量，如式（12-3）所示。

不同于绿藻和蓝细菌的光合系统，厌氧光合细菌没有光系统Ⅱ，不能利用水作为电子供体，没有产生氧气的过程，不需要进行复杂的氧气和氢气分离过程，固氮酶和氢化酶的活力也不会因此而受到抑制。在光照条件下，氮源对整个产氢过程存在影响。当氮源充足时，固氮酶将氮转化为相应的氮化物，而这时就会耗损氢离子，直接影响氢气的释放。因此当以产氢为目的时，需要限制N₂的存在。另外，通过抑制吸收氢化酶的基因表达或其活性也能有效提高氢气产率。

光合细菌除了在光照条件下能够产生氢气外，在无光照条件下，通过一定酶的催化作用，也能利用葡萄糖和有机酸等有机物质分解产生H₂和CO₂。整个系统的能量来源主要是高能的电子经环式磷酸化产生ATP。过程由可逆氢化酶催化而非固氮酶催化。其产氢机制和严格厌氧型产氢细菌基本相同。

三、发酵产氢微生物(www.daowen.com)

发酵产氢微生物主要是一些不需要光照，主要以分解有机物为产氢提供能量的一些细菌。发酵产氢微生物主要包括专性厌氧发酵产氢菌、兼性厌氧发酵产氢菌和需氧发酵产氢菌。目前研究利用较多的主要集中在前两类。

1.专性厌氧发酵产氢菌

这类微生物不具有细胞色素体系，通过产生丙酮酸或丙酮酸的代谢途径来产氢。包括梭菌属（Clostridium）、甲基营养菌（Methylotrophs）、产甲烷菌（Methanogenic bacteria）、瘤胃细菌（Rumen bacteria）以及一些古生菌（Archaea）等。脱硫菌是唯一一种具有细胞色素体系的专性厌氧菌。专性厌氧发酵产氢菌对氧气的存在十分敏感，氧是关系能否顺利产氢的关键限制性因素。严格厌氧发酵产氢菌的发酵过程是为其产氢过程提供能量的关键因素，一旦发酵过程中止，能量无法提供，产氢过程就无法进行。梭菌是目前进行厌氧发酵所采用的主要菌种。梭菌既可以利用生物质中的纤维素，也可以利用半纤维素进行发酵产氢。由于大多数梭状杆菌自身可以产纤维素酶，在以生物质为底物进行发酵产氢的同时，梭菌还可以同时进行生物质的水解反应。

2.兼性厌氧发酵产氢菌

这类微生物含有细胞色素体系，能够通过分解甲酸的代谢途径产氧，包括大肠杆菌、肠道细菌（Enterobacter）和柠檬酸杆菌（Citrobacter）等。兼性厌氧发酵产氢菌既可以在有氧的条件下进行发酵产氢，也可以在无氧的条件下进行发酵产氢，但通过对比研究发现，其有氧条件下的产氢效果要比厌氧条件下的产氢效果好。具有产氢能力的兼性厌氧菌在厌氧条件下可以分解利用多种有机物产生氢气和二氧化碳，产氢能力不受高浓度氢气的抑制，缺点是产氢量较低。

3.需氧发酵产氢菌

它们只能在有氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，以氧气作为最终氢受体。需氧放氢微生物主要有芽孢杆菌属（Bacillus）、产碱菌属（Alcaligenes）等。不同种类的微生物对同一有机底物的产氢能力不同。一般来说，严格厌氧菌的产氢能力高于兼性厌氧菌的产氢能力；嗜热细菌的产氢能力高于中温细菌的产氢能力。

4.发酵产氢代谢

发酵菌体内缺乏完整的呼吸链电子传递体系，因此在发酵过程中通过脱氢作用产生的过剩电子必须经过适当的途径得到释放，从而使物质的氧化与还原过程保持平衡，以保证代谢过程的顺利进行。还有一些微生物为了缓解氧化还原过程中所产生的过剩电子而采取发酵途径直接产生分子氢的调节机制。许多异养细菌在厌氧条件下具有利用碳水化合物发酵产生H₂、挥发酸（VFAs）和CO₂的能力。一般来说，能形成孢子的梭菌属、兼性肠杆菌、芽孢杆菌，一些嗜热菌属和污泥中的厌氧产酸菌是发酵产氢常见的种类。发酵产氢过程中主要的酶为氢化酶，在它的催化作用下质子与电子结合形成分子态的氢。在厌氧发酵产氢的过程中，首先必须将有机物分解为葡萄糖，葡萄糖经糖酵解途径得到丙酮酸。由于厌氧产氢微生物缺乏完整的细胞色素，丙酮酸不能进入三羧酸循环而被彻底氧化。丙酮酸在丙酮酸转化酶的作用下生成乙酰辅酶A，这个过程中会生成2mol的氢气和二氧化碳。乙酰辅酶A与NADH相互作用生成丁酸、乙酸、乙醇、丙酸等。NADH在铁氧还蛋白酶的作用下被氧化为NAD ⁺并释放出氢气。根据厌氧暗发酵的产物可以将其代谢途径分为丁酸型发酵、丙酸型发酵和乙醇型发酵。

对可溶性碳水化合物，如葡萄糖、蔗糖、乳糖和淀粉等，微生物产氢过程通常以丁酸发酵途径进行。代表微生物如丁酸梭状芽孢杆菌（C.butyricum），反应过程为：5C₆H₁₂O₆+12H₂O+2NAD ⁺+16ADP+16Pi→4CH₃（CH₂）₂COO ^-+2CH₃COO ^-++2NADH +18H ⁺+10H₂+16ATP

对难以降解的碳水化合物（如纤维素类）的厌氧发酵以及一些含氮类有机化合物（如酵母膏、明胶、肉膏等）的酸性发酵，通常表现为丙酸型发酵途径。丙酸型发酵细菌主要有丙酸杆菌属（Propionibacterium），其反应过程为：C₆H₁₂O₆+H₂O +3ADP +3P_i→CH₃CH₂COO ^-+CH₃COO ^-++3H ⁺+H₂+3 ATP

在经典的微生物生化代谢过程中，酵母菌的乙醇发酵无氢气产生。而乙醇型发酵产氢与酵母菌发酵产乙醇不同，葡萄糖经糖酵解后形成丙酮酸，在丙酮酸脱酸酶的作用下，以硫胺素焦磷酸为辅酶，脱羧变成乙醛，继而在醇脱氧酶作用下形成乙醇。在这个过程中还原型铁氧还蛋白在氧化酶的作用下被还原的同时释放出氢。

发酵产氢实际上是由一系列酶、辅酶和电子传递中间体共同参与完成的。微生物发酵产氢的途径主要有三种：丙酮酸脱羧途径、甲酸裂解途径和NADH/NAD ⁺平衡途径。

（1）丙酮酸脱羧途径主要存在于严格厌氧菌（如梭菌）中，其代谢过程如图12-17所示。丙酮酸首先在丙酮酸脱氢酶的作用下脱羧，形成硫胺素焦磷酸（TPP）-酶（E）的复合物，将电子转移给还原态的铁氧还蛋白（Fd_red），然后在氢化酶的作用下被重新氧化成氧化态的铁氧还蛋白（Fd _ox），产生分子氢。典型代表性微生物主要有梭状芽孢杆菌、丁酸弧菌属等；其主要末端产物有：丁酸、乙酸、CO₂和H₂等。

（2）甲酸裂解途径兼性厌氧菌（如肠杆菌）以细胞色素微电子作供体，通过甲酸裂解产氢（图12-18）。同样是葡萄糖经EMP途径生成丙酮酸后进一步脱羧，微生物利用丙酮酸脱羧后形成的甲酸以及厌氧环境中CO₂和H ⁺生成的甲酸，先通过甲酸脱氢酶（FDH）氧化为二氧化碳，产生的电子传递到氢酶上与质子反应形成氢气。按照这一代谢途径，兼性厌氧菌产氢的最大理论转化率为2mol/mol（葡萄糖）。甲酸裂解途径主要存在于甲基营养菌、兼性厌氧菌和好氧菌中。

图12-17 丙酮酸脱羧途径生成H₂

图12-18 甲酸裂解产H₂过程（肠杆菌型）

（3）NADH/NAD ⁺平衡途径在碳水化合物发酵过程中，经EMP途径产生的NADH和H ⁺可以通过与一定比例的丙酸、丁酸、乙醇和乳酸等发酵过程相偶联而氧化为NAD ⁺，以保证代谢过程中NADH/NAD ⁺的平衡。这样就产生了丙酸型、丁酸型和乙醇型等多种发酵类型。为了避免NADH和H ⁺的积累而保证代谢的正常进行，发酵细菌可以通过释放H₂的方式将过量的NADH和H ⁺氧化。其反应式为：NADH+H ⁺→NAD ⁺+H₂。由此可见，酸性条件下有助于氢气的产生。一般情况下，NADH+H ⁺转化为H₂的反应过程不能自发进行，必须有NADH-铁氧还蛋白和铁氧还蛋白氢酶的参与。

四、一氧化碳营养产氢菌

对大部分具有细胞色素的好氧微生物来说，CO具有细胞毒性；但有一类特殊的微生物，能够以CO作为唯一碳源、能源和还原力将水转化为H₂，反应式为：CO+H₂O→CO₂+H₂。该类细菌被称为一氧化碳营养产氢菌，包括光合细菌（主要为紫色非硫细菌），也有非光合的兼性厌氧和严格厌氧菌。它们一般在光照条件或好氧条件下以CO为底物进行细胞合成代谢，但在无光照和厌氧的条件下进行水气转换为氢。该类微生物含有一氧化碳脱氢酶（CODH），能够实现CO和CO₂的相互转化，其产氢过程是CO在CODH的作用下产生还原力（2H ⁺+2e ^-）。为保持细胞内的氧化还原平衡，并释放过剩的电子以避免损害细胞本身，电子通过细胞色素复合体传递给可逆氢化酶，可逆氢化酶以产氢的方式释放多余电子和还原力。产氢实质是释放多余电子以保护细胞。这类细菌能够利用CO、CO₂、H₂等生成乙酸、乙醇、丁酸、丁醇、氢气等能源及化工产品，成为生物技术领域的研究热点。

五、古生菌产氢

极端嗜热古生菌可利用性质完全不同的有机物如糖类、肽类、醛类、丙酮酸及α-酮戊二酸等在高温条件下产生氢气。研究发现，激烈热球菌（Pyrococcus furiosus）（最适温度100℃）可将肽和碳水化合物等有机物质，通过发酵作用产生有机酸和CO₂的同时释放H₂。研究证明，氢的产生是在一种含Ni氢化酶催化作用下实现的。此酶还能起到硫还原酶的作用，可将单质硫还原为H₂S。这种具有双重功能的酶被命名为硫-氢化酶（sulfhy drogenase）。其特点在于，不像大多数发酵细菌的氢化酶一样以辅酶Ⅰ作为电子供体，而是以辅酶Ⅱ（NADPH）作为直接电子供体。发酵过程中产生的过剩还原力的处置，是通过与铁氧还蛋白相偶联的氧化还原酶系进行的。这一酶系中还包括NADP-铁氧还蛋白氧化还原酶、硫-氢化酶等。

六、光-暗联合制氢技术

将厌氧暗发酵细菌产氢和光合细菌产氢联合起来组成的产氢系统称为联合制氢。以葡萄糖为底物的联合产氢系统中厌氧暗发酵细菌和光合细菌生物化学途径及自由能变化如图12-19所示。

图12-19 厌氧细菌和光合细菌联合产氢途径

从图12-19可以看出，暗发酵细菌分解葡萄糖后的终产物多为甲酸、乙酸、丁酸等有机酸，而除甲酸可进一步分解出H₂和CO₂外，其他有机酸不能继续分解，这是因为反应只能向自由能降低的方向进行。这是厌氧细菌产氢效率低的根本原因所在，也是暗发酵制氢技术在实际应用中面临的主要障碍。而光合细菌则可以利用太阳能来克服有机酸进一步分解所面临的正自由能壁垒，使有机酸得以彻底分解，释放出更多的氢气。

另一方面，由于光合细菌只能利用葡萄糖和少数小分子有机酸，不能直接利用淀粉、纤维素、半纤维素等复杂有机物；而厌氧细菌则可以分解几乎所有的有机物为小分子有机酸。因此，把厌氧细菌和光合细菌以一定的技术手段和方法进行联合制取氢气，做到二者的优势互补，能有效地将有机废物转化为氢气，比传统的单一暗发酵产氢更高效，剩余发酵产物中有机物含量更低。暗发酵-光发酵细菌混合培养产氢与两步法产氢相比，具有操作简单、所需发酵容器体积小的优点，将会是未来生物质制氢的一个重点研究方向。