德研發(fā)生物催化劑實(shí)現(xiàn)高效儲(chǔ)氫

文/李　山

德研發(fā)生物催化劑實(shí)現(xiàn)高效儲(chǔ)氫

文/李山

氫不容易存儲(chǔ)和運(yùn)輸，這是其作為燃料使用的主要障礙。而德國(guó)生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種酶，可以用作高效的催化劑將氫氣和二氧化碳轉(zhuǎn)換為甲酸，從而找到了一個(gè)安全高效的氫氣保存方法。相關(guān)研究發(fā)表在近日的《科學(xué)》雜志上。

氫氣是一種對(duì)環(huán)境友好的未來(lái)替代能源。為了更加容易直接處理氫，人們一直在考慮替代方法，其中之一是使用二氧化碳作為中間存儲(chǔ)材料。例如通過(guò)催化使氫氣與二氧化碳反應(yīng)生成甲酸，在需要時(shí)再通過(guò)氧化還原反應(yīng)，從甲酸中釋放出氫氣。與氣態(tài)氫相比，甲酸可以像常規(guī)燃料一樣被存儲(chǔ)和輸送。它可以在需要的地方，如燃料電池的反應(yīng)中才將氫直接釋放出來(lái)。科學(xué)家估計(jì)，75升液態(tài)甲酸提供的氫氣可以讓燃料電池汽車(chē)行駛約400公里。甲酸甚至可以直接用于電子設(shè)備，如移動(dòng)電話(huà)的能源供應(yīng)。

由于二氧化碳的熱力學(xué)穩(wěn)定性較高，到目前為止，使其氫化的過(guò)程不僅需要較高的溫度、壓力，還需要化學(xué)催化劑。而現(xiàn)在，德國(guó)法蘭克福大學(xué)的生物學(xué)家凱·舒赫曼和沃爾克·穆勒在一種名為伍氏醋酸桿菌的細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了一種酶，可以作為一種高效的生物催化劑，讓氫氣和二氧化碳在溫和條件下就可以快速反應(yīng)。

穆勒說(shuō)：“這種酶非常具有吸引力，因?yàn)樗沟酶咝实臍浯鎯?chǔ)和釋放成為可能?！彼麄儼鸭?xì)菌作為一個(gè)整體來(lái)利用，設(shè)計(jì)了一個(gè)生物儲(chǔ)氫系統(tǒng)，并申請(qǐng)了專(zhuān)利。由于細(xì)菌用于能源生產(chǎn)的一個(gè)決定性步驟需要鈉，因此科學(xué)家們可以通過(guò)是否供應(yīng)納離子來(lái)控制反應(yīng)。此外，通過(guò)替代路線(xiàn)設(shè)計(jì)，反應(yīng)中產(chǎn)生的一氧化碳可以被回收，這避免了燃料電池被一氧化碳污染而損壞。