德研发生物催化剂实现高效储氢

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。