蒙纳士大学的科学家发现了一种能将空气转化为能量的酶,这种酶可以利用大气中少量的氢来产生电流。这一重大发现发表在顶级杂志《自然》上,为制造能从稀薄的空气中产生能量的设备铺平了道路。
该研究小组由来自蒙纳士大学生物医学发现研究所的博士Rhys Grinter、博士生Ashleigh Kropp和教授Chris Greening领导,从一种常见的土壤细菌中生产耗氢酶并进行了分析。
该团队最近发现,在缺乏营养的环境中,许多细菌利用大气中的氢作为能源。“我们之前就知道,细菌可以利用空气中的微量氢作为能量来源来帮助它们生长和生存,比如在南极土壤、火山口和深海里。”Greening教授说,“但直到现在,我们还不知道它们是怎么做到的。”
在这篇发表于《自然》杂志的论文中,研究人员从一种叫做耻垢分枝杆菌的细菌中提取出了能够利用大气中氢的酶。他们发现,这种名为Huc的酶可以将氢气转化为电流。
Grinter博士指出:“Huc非常高效。与其他所有已知的酶和化学催化剂不同,它所需要的氢气甚至低于大气水平——只占我们呼吸的空气的0.00005%。”
研究人员使用了几种尖端方法来揭示大气中氢的氧化的分子蓝图。他们使用先进的显微镜(cryo-EM)来确定其原子结构和电传导通路,并进一步造出了迄今为止用该方法产生的最容易分解的酶结构。他们还使用一种叫做电化学的技术证明了纯化酶在极低氢浓度下能够产生电。
Kropp女士推进的实验室工作表明,长期储存纯化的Huc是有可能实现的。“它拥有惊人的稳定性。这种酶可以被冷冻或加热到80摄氏度,同时还保有产生能量的能力。”Kropp女士说,“这说明这种酶可以帮助细菌在最极端的环境中生存。”
Huc是一种“天然电池”,它能从空气或额外的氢中产生持续的电流。虽然这项研究还处于早期阶段,但Huc的发现还是具有相当大的潜力,能够帮助我们开发小型空气动力装置,作为太阳能设备的替代品。
能产生像Huc这样的酶的细菌很常见,可以被大量培养,这意味着这种酶是一种我们触手可及的可持续能源。Grinter博士指出,未来工作的重心是扩大Huc的生产规模。“一旦我们能生产出充足的Huc,使用它来生产清洁能源的前景是不可限量的。”
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