以酶為基礎(chǔ)的生物燃料電池
牛津大學(xué)Kylie Vincent博士和其同事以酶為基礎(chǔ)研制成一種燃料電池,比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)燃料電池便宜很多倍。
以酶為基礎(chǔ)的第一個(gè)氫燃料電池樣品目前雖然只能輸出0.7V電壓和微小電流,但是卻能確保各種袖珍電子裝置的用電。在普通燃料電池中氧氣(來自空氣)和氫氣從交換膜片兩面通過,膜片分開帶有電極的小室,能自由通過質(zhì)子。在一個(gè)電極上氫氣被分解成質(zhì)子和電子,電子不能通過膜片,在外電路接通時(shí)只能抵達(dá)燃料電池對(duì)面的小室,在那里參與通過膜片的氧氣與質(zhì)子的水合成。鍍?cè)陔姌O表面上的催化劑保持燃料電池中發(fā)生的兩種反應(yīng),通常使用鉑,鉑催化劑和交換膜片是燃料電池最昂貴的組分,這也是它們難以推廣的原因之一。
但是,在Vincent博士研制的燃料電池中既沒有鉑催化劑,也沒有交換膜片,而是利用兩種廉價(jià)的酶:一種是取自細(xì)菌的氫化酶,另一種是取自真菌的蟲漆酶,它們能參加與催化劑相同的反應(yīng)。每個(gè)電極上覆蓋有這兩種酶中的一種。由于每一種酶能加速自身的反應(yīng),因此這種生物燃料電池不需要膜片,因?yàn)椤叭紵钡膬煞N成分——空氣和氫氣在燃料電池中能自由混合。試驗(yàn)樣品是一個(gè)帶有兩個(gè)電極的簡(jiǎn)單玻璃瓶,電極上覆蓋有酶,研究人員在試驗(yàn)樣品上加上空氣和少量(百分之幾)氫氣混合物時(shí),即成功地獲得了電流。