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生物酶被视作大规模生产生产氢燃料的来源

   日期:2019-12-30     浏览:28    评论:0    
核心提示:    研究人员已经更接近于找到一种有效的方法来合成氢气用于大规模清洁燃料生产。    长期以来,研究人员一直将基于氢的
  
  研究人员已经更接近于找到一种有效的方法来合成氢气用于大规模清洁燃料生产。
  
  长期以来,研究人员一直将基于氢的气体视为解决全球对矿物燃料的依赖所造成的排放问题的一种方法。然而,一个主要的绊脚石是,用于这些燃料的氢气生产对于大规模生产从来没有足够的效率或成本效益。

 
 生物酶被视作大规模生产生产氢燃料的来源
  
  来自伊利诺伊大学和加利福尼亚大学戴维斯分校的一组研究人员试图解决这一问题。研究小组的化学家发现了更多有关合成酶如何在简单的氢气产生中发挥作用的信息。
  
  由伊利诺伊大学化学系教授Thomas Rauchfuss领导的一个小组已经鉴定出一种生物酶或氢化酶,该酶可以比目前的任何方法更有效地帮助合成氢。具体来说,他们使用了两种酶中的一种(铁-铁酶),因为它比另一种镍-铁酶能更快地产生氢气。
  
  氢酶基本上是自然界制造和燃烧氢气的机械。“氢酶是酶,可以认为是嵌入蓬松蛋白质中的小型机器。” “机器[等于]活动站点。”
  
  此外,这些酶根据其环境(其环境)“吃掉” H2或分泌H2,Rauchfuss解释说。“如果生物被卡在远离空气的泥浆深处,它们将发酵生物质并释放出H2。他们从底物中提取H2的唯一方法是使用氢化酶。”
  
  另一方面,他告诉我们,通过利用氢酶将电子从H2中抽出并利用这些电子转化某些氧化剂,高等生物会吃掉H2并向上冲向表面。
  
  寻找正确的食谱
  
  研究人员着手寻找合适的化学成分,以基于铁-铁材料的平衡来合成加氢酶,从而与氢有效地相互作用,从而产生潜在的燃料。Rauchfuss说:“有机物只有一种与H2相互作用的方式,而这种方式涉及到氢酶。” “否则,H2不会与活物互动。只是惰性的。但是氢化酶确实会与H2相互作用,然后将它们的相互作用连接到细胞的其他部分。”
  
  在开始该项目之前,研究小组的化学家已经对酶中活性部位的化学组成有了大致的了解。在此知识的基础上,他们提出了一个假设,即这些位点是由10个部分组装而成的:四个一氧化碳分子,两个氰化物离子,两个铁离子以及两组含硫的氨基酸(称为半胱氨酸)。
  
  最终,研究人员发现他们假设错误。相反,酶的引擎更有可能由两个相同的组组成,包含五个化学物质:两个一氧化碳分子,一个氰化物离子,一个铁离子和一个半胱氨酸基团。这些组形成一个紧密结合的单元,并且这两个单元组合在一起,使引擎总共有10个零件。
  
  但是,在对实验室合成的酶进行实验室分析之后,对于研究人员来说,甚至还有另一个惊喜。研究小组意识到他们的酶组成配方不完整。制作活动站点引擎实际上需要11位,而不是10位。
  
  研究人员计划通过寻找最后一个难题来继续他们的工作。研究小组在《美国国家科学院院刊》上发表了他们的发现。
  
  虽然尚不清楚哪些特定的应用程序将完成工作。该研究可以提供一个组装套件,对其他催化剂设计项目具有指导意义。“这项研究得出的结论是,设想使用真正的酶来产生氢气是一回事,但充分了解其组成以使其能够在实验室中使用时,它的功能要强大得多”,Rauchfuss说过。
 
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