宋宵因從喫到用瞭解酶34你相信嗎?生物酶將代替貴金屬作爲燃料電池的電極

宋宵因從喫到用瞭解酶34你相信嗎?生物酶將代替貴金屬作爲燃料電池的電極

燃料電池是一種環保高性能的未來能源,但其電極要使用鉑等貴金屬,這些貴金屬產量少價格昂貴,限制了燃料電池的發展,科研工作者們一直在選擇一些新型電極來替代貴金屬。

2020年,德國科學家發現,一種來自微生物的氫化酶,可以作爲氫氣的生物電極。

氫化酶是氧化還原酶的一種。氧化還原酶比較有趣,可以誘導生物分子之間的聯繫。例如,經常使用的葡萄糖氧化酶會引起麪筋蛋白分子的交聯,並引發戊聚糖的氧化和凝膠化。這樣可以穩定麪糰,使其表面更乾燥,更易於加工。葡萄糖氧化酶作用時需要氧氣,對氧氣敏感。利用葡萄糖氧化酶在有氧環境下可以快速氧化葡萄糖的特性,人們開發了基於葡萄糖氧化還原反應的生物檢測器,可以在十幾秒內精確檢測中液體中的葡萄糖含量。

氧化還原酶的特性引起了能源科學家的注意,他們從中看到了構建生物燃料電池的機會。馬克斯·普朗克化學能轉換研究所和波鴻魯爾大學電化學科學中心的研究人員,利用微生物產生的一種氧化還原酶——氫化酶實現了生物酶電極的設計和實驗,通過高分子聚合物將氫化酶固定化,使得該生物酶電極具有較長的使用壽命。

這種氫化酶每秒能氧化超過60000個水分子,生物電極顯示基準電流密度約爲14mA每平方釐米。

與傳統的燃料電池需要鉑等貴金屬作爲催化劑不同,氫化酶燃料電池只有輔基中需要消耗一定的鐵,擺脫了對貴金屬的依賴。

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