“天然電池酶”化空氣為電能，提供生產(chǎn)清潔能源新途徑

主要研究人員博士生阿什莉?克羅普和里斯?格林特博士。圖片來源：莫納什大學

科技日報記者 張夢然

據(jù)最新一期《自然》雜志報道，澳大利亞科學家發(fā)現(xiàn)了一種能將空氣轉(zhuǎn)化為能源的酶，這種酶利用大氣中少量的氫來產(chǎn)生電流。這一發(fā)現(xiàn)為創(chuàng)建真正從稀薄空氣中獲取能源的設備開辟了道路。

澳大利亞莫納什大學從一種常見的土壤細菌——恥垢分枝桿菌中制備并分析了一種耗氫酶。最新研究表明，許多細菌利用大氣中的氫作為營養(yǎng)貧乏環(huán)境中的能源，這種稱為Huc的酶可將氫氣轉(zhuǎn)化為電流。研究人員指出，Huc非常高效，它甚至可消耗低于大氣水平的氫氣，低至人類呼吸的空氣的0.00005%。

研究人員使用多種前沿方法揭示了大氣氫氧化的分子藍圖。他們首先使用先進的顯微鏡來確定它的原子結構和電通路，突破界限以產(chǎn)生迄今為止該方法報告的解析度最高的酶結構。他們還使用了電化學技術來證明純化的酶可在微小的氫濃度下產(chǎn)生電能。

實驗室工作表明，純化的Huc可長期儲存，它非常穩(wěn)定，在將酶冷凍或?qū)⑵浼訜岬?0℃時，它仍能保持產(chǎn)生能量的能力，這反映出這種酶有助于細菌在最極端的環(huán)境中生存。

Huc是一種“天然電池”，可從空氣或添加的氫氣中產(chǎn)生持續(xù)的電流。雖然這項研究還處于早期階段，但Huc的發(fā)現(xiàn)具有開發(fā)小型氣動設備的巨大潛力，例如作為太陽能設備的替代品。

像Huc這樣產(chǎn)生酶的細菌其實很常見，可大量繁殖，這意味著人們能獲得可持續(xù)的酶來源。研究人員表示，未來工作的一個關鍵目標是擴大Huc的生產(chǎn)規(guī)模，而“一旦生產(chǎn)出足夠數(shù)量的Huc，天空就是使用它生產(chǎn)清潔能源的極限”。

總編輯圈點

利用大氣中少量的氫就能產(chǎn)生電流嗎？已知的化學催化劑做不到，但這一“魔法”是可能的，其來源就是一種常見細菌。其實，許多細菌在營養(yǎng)貧乏的環(huán)境，譬如在南極土壤、火山口和深海中，都在利用大氣中微量的氫作為能源來生長和生存。這一點科學家們早已明了，但直到現(xiàn)在，人們才知道細菌是怎么做到的，從而成功從中制造出了耗氫酶。