德国研发出生物催化剂实现高效氢气保存方法

2013-12-25

氢不容易存储和运输，这是其作为燃料使用的主要障碍。而德国生物学家发现一种酶，可以用作高效的催化剂将氢气和二氧化碳转换为甲酸，从而找到了一个安全高效的氢气保存方法。

氢不容易存储和运输，这是其作为燃料使用的主要障碍。而德国生物学家发现一种酶，可以用作高效的催化剂将氢气和二氧化碳转换为甲酸，从而找到了一个安全高效的氢气保存方法。相关研究发表在近日的《科学》杂志上。

氢气是一种对环境友好的未来替代能源。为了更加容易直接处理氢，人们一直在考虑替代方法，其中之一是使用二氧化碳作为中间存储材料。例如通过催化使氢气与二氧化碳反应生成甲酸，在需要时再通过氧化还原反应，从甲酸中释放出氢气。与气态氢相比，甲酸可以像常规燃料一样被存储和输送。它可以在需要的地方，如燃料电池的反应中才将氢直接释放出来。科学家估计，75升液态甲酸提供的氢气可以让燃料电池汽车行驶约400公里。甲酸甚至可以直接用于电子设备，如移动电话的能源供应。

由于二氧化碳的热力学稳定性较高，到目前为止，使其氢化的过程不仅需要较高的温度、压力，还需要化学催化剂。而现在，德国法兰克福大学的生物学家凯·舒赫曼和沃尔克·穆勒在一种名为伍氏醋酸杆菌的细菌中发现了一种酶，可以作为一种高效的生物催化剂，让氢气和二氧化碳在温和条件下就可以快速反应。

穆勒说：“这种酶非常具有吸引力，因为它使得高效率的氢存储和释放成为可能。”他们把细菌作为一个整体来利用，设计了一个生物储氢系统，并申请了专利。由于细菌用于能源生产的一个决定性步骤需要钠，因此科学家们可以通过是否供应纳离子来控制反应。此外，通过替代路线设计，反应中产生的一氧化碳可以被回收，这避免了燃料电池被一氧化碳污染而损坏。

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氢气—甲酸—氢气的氧化还原反应被公认是氢能源产业化的最好方法，其关键在催化剂，不管是二氧化碳氢化阶段还是氢气还原阶段，都必须有催化剂的高效参与。因此，国际上多支团队一直在进行催化剂的研究，并在近两年取得了一些可喜的突破。实验室的成功并没有带来产业化的好消息，这些成果能否从实验室走进工厂，仍然是让人充满期待的未知数。不过，方向已经定了，可能还需要科学家的执着、刻苦和灵感。

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