據美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站4月10日報道,科學(xué)家已經(jīng)找到生產(chǎn)氫氣的最便捷反應體系,這一研究成果有望使氫氣這一清潔能源真正實(shí)用化。
據悉,這一反應體系是在美國化學(xué)會(huì )第235次會(huì )議上發(fā)布的,并被稱(chēng)為當前世界上生產(chǎn)氫能源的最有效方法。據研究小組帶頭人,美國弗吉尼亞理工大學(xué)生物化學(xué)工程師珀西瓦爾?張教授介紹說(shuō),該反應將植物多糖、水和多種高效酶混合在一起進(jìn)行反應,最終生成了氫氣和二氧化碳。這項新的反應體系解決了“氫經(jīng)濟”的三個(gè)主要技術(shù)壁壘:如何降低成本,如何儲存以及如何有效進(jìn)行傳輸。研究者稱(chēng),這是一項革命性的進(jìn)展,開(kāi)啟了氫研究的新方向。他們相信,隨著(zhù)這項技術(shù)的發(fā)展,多糖完全有可能為交通工具提供動(dòng)力來(lái)源。
就現狀來(lái)看,盡管氫能源是一種能夠替代化石能源的可持續清潔能源,但氫產(chǎn)品目前比較昂貴且低效。很多傳統的商業(yè)生產(chǎn)方法都依賴(lài)天然氣等化石能源,產(chǎn)能微生物也只能產(chǎn)生較少的氫氣,上述原因都導致了氫能源目前還無(wú)法廣泛應用。因此,全世界的研究者都在急于尋找能夠高效生產(chǎn)氫氣的方法。
張教授和他的同事聲稱(chēng),他們已經(jīng)找到了從植物中生產(chǎn)氫氣的最有效體系。研究人員收集了13種不同的酶,把它們與水和淀粉共同放在一個(gè)特別設計的反應器中,將溫度設定為約30℃左右進(jìn)行反應,反應后的發(fā)酵液最終會(huì )生成二氧化碳和氫氣,沒(méi)有其他的污染物。
這種方法被稱(chēng)為“體外合成生物學(xué)”,能夠生產(chǎn)出高出厭氧發(fā)酵理論產(chǎn)量3倍的氫氣。張教授解釋說(shuō),目前的問(wèn)題是氫氣的產(chǎn)生速度相對于商業(yè)使用來(lái)說(shuō)太慢,反應速度也不理想。不過(guò)這項突破的進(jìn)步讓他們看到了今后努力的方向,研究人員現在主要致力于采取不同的方法使該反應系統能夠更快更高效,他們正在嘗試尋找能在高溫下工作的酶,從而加速產(chǎn)氫反應的速度。
該小組同時(shí)也在嘗試利用纖維素產(chǎn)氫,他們相信,盡管纖維素比淀粉更難被分解,但它們的化學(xué)結構很相似,如果替換混合酶中的幾種酶同樣可以將纖維素進(jìn)行分解,最終產(chǎn)生氫氣。
張教授樂(lè )觀(guān)地展望該項技術(shù)的前景稱(chēng):“有一天人們將會(huì )去雜貨店買(mǎi)做甜品的固體淀粉或者纖維素裝進(jìn)汽車(chē)的汽油桶里做燃料,與那些使用化石能源的汽車(chē)不同的是,它不會(huì )產(chǎn)生任何氣味,并且由于產(chǎn)生的氫氣立刻就會(huì )被消耗掉,不會(huì )有任何儲存的安全隱患。這樣產(chǎn)生和使用動(dòng)力源的方式將比現在的汽車(chē)更廉價(jià)、更清潔,也更高效?!?
同時(shí),新的技術(shù)也可以用來(lái)建立氫氣加氣站甚至家庭加氣站,雖然就目前情況看,消費者還不能利用這種技術(shù),但張教授認為,研究人員需要用8年—10年來(lái)提高該系統的產(chǎn)氫效率,以符合應用要求。但小型產(chǎn)氫技術(shù)有可能在短期內實(shí)用化,用于制造多糖貯氫燃料電池,為音樂(lè )播放器、手提電腦和手機提供能量,他認為,小型產(chǎn)氫技術(shù)有可能在3年—5年內實(shí)現。