科学家创造出用于氢燃料生产的纳米反应器

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日前，科学家发现可以从大肠杆菌处获得氢化酶，进而用于催化制氢，为汽车提供动力，缓解能源危机。

印第安纳大学的科学家已经发明了一种促进氢气生成的高效生物材料--通过“holy grail”纳米反应器，将其中一半的水分解，产生氢气和氧气，给汽车提供廉价、高效的能源。

一种改进过的酶可以从蛋白壳-或“外壳”保护的细菌或病毒处获得能量，其效率是未改进酶的150多倍。

最近，这种材料的制备过程以“自组装分子用于生产氢的催化剂”为题在Nature Chemistry上发表。

遗传物质能够创建酶，氢化酶由大肠杆菌的两个基因产生，科学家利用这些研发出的嵌入内保护壳方法。hyaA 和 hyaB是大肠杆菌中编译氢化酶的关键基因。该壳来自名为噬菌体P22。

产生的名为"P22-Hyd"的生物材料，不仅比未改进的酶更有效，而且在室温下通过简单的发酵过程即可产生。

这种材料比目前常用于制造燃料电池的其他材料价格更低廉且更环保。例如昂贵且稀有的金属铂，仅用于高档次车的燃料氢的催化剂。

这种材料与金属铂类似，可以在室温下通过发酵技术大规模制备；它是生物可降解的，属于绿色合成高端可持续材料的过程。

此外，P22-Hyd 在裂解水生成氢气，和由氢气和氧气结合生成水之间工作。该反应是双向的，它既可作为制氢催化剂，也可作为燃料电池的催化剂。

该氢化酶的形式是三种自然态（双铁（FeFe）、单铁（Fe-only）、镍铁（NiFe）氢化酶）中的一种：第三种形式被选定为新材料，因为它很容易结合生物材料并且很难被氧化。

镍铁氢化酶从环境化学物质中获得更强的阻力防止封装遭到破坏，而且它能在室温下保留催化能力。相反，未经改进的镍铁氢化酶容易受环境的影响而遭到破坏，并且高于室温时就会分解--这两者均使未改进的酶很难运用于例如汽车这样的制造业和商业产品。

在过去的二十年，道格拉斯集团一直领先发展以蛋白质或病毒为基础的纳米材料。这是一项新的开拓性工作，生产绿色、清洁燃料以解决我们如今面临的能源问题。

下一步，将把这种材料用于太阳能系统中，这项研究得到了美国能源部的支持。