新发现的将空气转化为电能的酶 提供新的清洁能源

澳大利亚科学家发现了一种将空气转化为能量的酶。今天发表在《自然》杂志上的这一发现揭示了这种酶利用大气中少量的氢来产生电流。这一发现为制造从稀薄空气中获取能量的设备开辟了道路。

该研究小组由Rhys Grinter博士，博士生Ashleigh Kropp和澳大利亚墨尔本莫纳什大学生物医学发现研究所的Chris Greening教授领导，从一种常见的土壤细菌中产生并分析了一种耗氢酶。

该团队最近的研究表明，许多细菌在营养贫乏的环境中使用大气中的氢作为能源。“我们已经知道一段时间了，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，包括在南极土壤，火山口和深海中，”格林宁教授说。“但直到现在，我们才知道他们是怎么做到的。

在这篇Nature论文中，研究人员从一种名为包皮分枝杆菌的细菌中提取了负责使用大气氢的酶。他们表明，这种名为Huc的酶将氢气转化为电流。Grinter博士指出：“Huc非常高效。与所有其他已知的酶和化学催化剂不同，它甚至消耗低于大气水平的氢气 - 仅占我们呼吸的空气的0.00005%。

研究人员使用几种尖端方法揭示了大气氢氧化的分子蓝图。他们使用先进的显微镜(cryo-EM)来确定其原子结构和电通路，突破界限，产生迄今为止通过这种方法报告的最解析的酶结构。他们还使用了一种称为电化学的技术来证明纯化的酶在微小的氢浓度下产生电能。

Kropp进行的实验室工作表明，可以长时间储存纯化的Huc。“它非常稳定。可以冷冻酶或将其加热到80摄氏度，并且它保留了产生能量的能力，“克罗普说。“这反映了这种酶帮助细菌在最极端的环境中生存。

Huc是一种“天然电池”，可从空气或添加的氢气中产生持续的电流。虽然这项研究还处于早期阶段，但Huc的发现在开发小型气动设备方面具有相当大的潜力，例如作为太阳能设备的替代品。

产生Huc等酶的细菌很常见，可以大量生长，这意味着我们可以获得酶的可持续来源。格林特博士说，未来工作的一个关键目标是扩大Huc的生产。“一旦我们生产足够数量的Huc，天空就是使用它生产清洁能源的极限。