摘要：不同于其他依赖高度加工糖的氢燃料生产方法，弗吉尼亚理工研究团队使用的是玉米秸秆和壳等肮脏生物质生产燃料。这不仅仅减少了燃料生产的原始成本，而且可在当地生产燃料，为附近农作物加工提供便捷的燃料源。  弗吉尼亚理工学院Percival Zhang教授（右）和博士生Joe Rollin 图片来源：弗吉尼亚理工学院（Virginia Tech） 弗吉尼亚理工学院研究人员发现了一种利用生物燃料生产氢燃料的方法，可大幅度节省时间和成本。这种方法使用丰富的玉米秸秆（如秸秆、壳、外皮）生产氢能。 该团队的新发现于周一发表在美国国家科学院院刊（the Proceedings of the National Academy of Sciences）上，该发现有望以低成本、超低碳排放的方式加速氢能动力汽车的普及。 “这意味着我们已经跨出了氢能经济最重要的一步——由生物质资源生产分布式的、经济型的绿色氢能。”隶属于农业和生命科学学院、工程学院的生物系统工程系Percival Zhang教授如是说。 研究团队目前已经获得了一笔可观的经费用以下一阶段扩大生产规模。 “虽然很难预测成本，但这项工作表现出一种革命性的方法，提供许多新的优势。”熟知但又未参与该项研究的Lonnie O. Ingram（佛罗里达大学可再生化学品和燃料中心主任）表示，“该项目研究人员已经拓宽了我们对于新陈代谢的思考范围，以及它在未来可替代能源生产中扮演的作用。” 该论文的第一作者Joe Rollin曾是弗吉尼亚理工学院Percival Zhang教授的博士生，现与Zhang教授均为新兴Cell-free Bioinnovations公司创始人。 该研究建立在Zhang团队的之前关于木糖（最丰富的简单的植物戊糖）研究的基础上，此前，只是从理论上预测有望产生氢能。 这个新发现在以下两方面是相当独特的。 不同于其他依赖高度加工糖的氢燃料生产方法，弗吉尼亚理工研究团队使用玉米秸秆和壳等肮脏生物质生产燃料。这不仅仅减少了燃料生产的原始成本，而且可在当地生产燃料，为附近农作物加工提供便捷的燃料源。 Rollin采用连同一系列复杂数学表达的遗传算法来分析将玉米秸秆分解成氢气和二氧化碳的酶促过程的每一个步骤。此外，他还证实了该系统同时使用葡萄糖和木糖可增加氢气释放的速率。通常在生物转化中，这两种糖只能分开单独使用，而不是同时使用，这样更加耗费时间和经济成本。 普及氢能应用的最大障碍之一就是在大型设备上依靠天然气生产燃料的资本成本需求。对于燃料电池汽车用户而言，分布则是另一个重要的挑战。 Rollin的模型将反映速率提高了三倍，将设备规模降低到大约一个加油站的规模，从而降低了相关的资本成本。目前最主要的生产氢能的方法是使用天然气，这在分布上是昂贵的，且会导致化石碳的排放。 合理的成本、产量、反应速率、以及产物的分离是生产分布式的氢能必须解决的问题。在产量方面，无细胞的人工酶途径不仅仅突破了产氢微生物自然极限的三倍，而且避免了复杂糖流量的调节。 研究小组还增加了酶的生产率。对于分布式氢燃料站而言，产氢速率足够快，获得的反应速率可达最快光解水制氢系统的10倍以上。 研究人员在一个常规条件下进行研究。这意味着氢气能够轻易的从水系反应物和酶中分离出来。同时，诸如该系统中使用的酶促反应产生的高纯氢气，对氢燃料电池汽车而言是完美的。 适度的反应条件也显示了构建分布式制氢以及在该技术基础上燃料站的低资本需求的可行性。 “我们相信，这项令人兴奋的技术已经显示出氢燃料电池汽车在世界各地的普及、以及取代化石燃料的潜力。”Rollin如是说。(来源：新材料在线)
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发表于 2015-5-4 16:07:08
