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德研发生物催化剂实现高效储氢

作者:中国储能网新闻中心 来源:科技日报 发布时间:2018-10-06 浏览:
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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。

总编辑圈点

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。

(来源:科技日报)

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