氫不容易存儲和運(yùn)輸，這是其作為燃料使用的主要障礙。而德國生物學(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。
氫氣是一種對環(huán)境友好的未來替代能源。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材料。例如通過催化使氫氣與二氧化碳反應(yīng)生成甲酸，在需要時再通過氧化還原反應(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。科學(xué)家估計，75升液態(tài)甲酸提供的氫氣可以讓燃料電池汽車行駛約400公里。甲酸甚至可以直接用于電子設(shè)備，如移動電話的能源供應(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：“這種酶非常具有吸引力，因?yàn)樗沟酶咝实臍浯鎯歪尫懦蔀榭赡?。”他們把?xì)菌作為一個整體來利用，設(shè)計了一個生物儲氫系統(tǒng)，并申請了專利。由于細(xì)菌用于能源生產(chǎn)的一個決定性步驟需要鈉，因此科學(xué)家們可以通過是否供應(yīng)納離子來控制反應(yīng)。此外，通過替代路線設(shè)計，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。
總編輯圈點(diǎn)
氫氣—甲酸—?dú)錃獾难趸€原反應(yīng)被公認(rèn)是氫能源產(chǎn)業(yè)化的最好方法，其關(guān)鍵在催化劑，不管是二氧化碳?xì)浠A段還是氫氣還原階段，都必須有催化劑的高效參與。因此，國際上多支團(tuán)隊(duì)一直在進(jìn)行催化劑的研究，并在近兩年取得了一些可喜的突破。實(shí)驗(yàn)室的成功并沒有帶來產(chǎn)業(yè)化的好消息，這些成果能否從實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)工廠，仍然是讓人充滿期待的未知數(shù)。不過，方向已經(jīng)定了，可能還需要科學(xué)家的執(zhí)著、刻苦和靈感。
(來源:科技日報)
