空气中产电的“生物能源电池”

一种能利用含少量氢气的空气产生电的“生物能源电池”，成为继昂贵的铂燃料电池后一经济和可再生的燃料电池的选择，英国科学家报道。FraserArmstrong博士在美国化学协会第233届国家会议上介绍了他在牛津大学的研究团队如何用氢化酶制造生物能源电池。氢化酶来源于细菌，是细菌新陈代谢中使用或氧化氢时所需的酶。这种燃料电池包括两个酶包裹的电极，将它们置于一个盛有空气的容器中，空气中外加3%的氢气。这个装置中氢气的含量恰恰低于氢气的爆炸极限4%。这是首次提出在氢气浓度如此低的情况下发电。这种电池产生的电能可供手表和其他的电器设备使用。研究人员表明，经进一步改进后，可以为更多功率比较小的电器设备提供电能。

　　这项技术的发展前情非常广阔，现在只是冰山的一角，将来还会有很多重要的成果。但是要想使以酶为催化剂的燃料电池在经济上可行，还有很多事要做。大多的氢化酶都有活性位点，很少的氧气都能摧毁它，而对氧耐受的氢化酶就能够抵制氧气的攻击。

　　生物能源电池与传统的电池相比有很多优越性，它可以在不燃烧的情况下，将化学能转化成电能。氢能源电池中铂是最常用的催化剂，由于价格昂贵，使得可替代能源的应用受到限制。

　　作为贵重金属，铂的供应很紧缺，这就给以铂为催化剂的燃料电池技术提出了挑战。铂比金子还贵，最近的价格是1000美元/盎司。另外，铂催化剂遇到一氧化碳就会失活，而一氧化碳是产氢过程中产生的杂质气体。当然一氧化碳可以被去除，但是这样会进一步加大成本。氢化酶的成本很低，一氧化碳对它不会构成任何威胁。氢化酶具有化学专一性和耐受性，它们可以氢气和氧气混杂的环境下工作，不需要像其他燃料电池那样需要一个很贵的隔膜隔开。而氢化酶的催化效率与铂的催化效率相同。

　　生物能源电池所用的酶来自Ralstoniametalliduran，是一种古细菌，被认为是地球上最早的生命体之一，距今大约25亿年，在那时地球上没有空气，他们通过代谢氢来生存。Armstrong想要通过对R.metallidurans氢化酶的活性位点的研究，找出它是如何应对空气中氧气的变化。借此来修饰生物能源电池中酶的活性部位，使它对氧气更耐受。目前，这种电池，酶还不能与电极结合的很紧密，燃料电池只能维持2天。研究人员正在考虑从其他的微生物中提取酶。