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浙大科学家生物制氢获突破
来源氢分子产业网发表时间2016-1-19 22:47:44阅读4621

    浙江大学的科学家通过生物矿化手段用二氧化硅包裹绿藻改造绿藻的生物?#38405;ܣ?#35753;绿藻在自然条件下持续高效产生氢气每升绿藻可以产生17毫升氢气持续产生氢气最长时间可达72小时研究人员认为这是生物光合产氢领域取得的一次重要突破

    目前由于化石燃料储量日益减少开发新能源迫在眉睫专家们普遍认为氢能源作为绿色环保的零碳能源将成为新能源舞台上的希望之星但目前氢能源几乎完全依靠化石燃料制取成本非常高相比当前工业中普遍从石油中制取氢利用绿藻产氢更加环保且可持续如何大规模低成本地获取这种清洁能源是制约氢能发展的最大问题

浙江大学的研究人员们通过跨学科合作给绿藻细胞披上一层二氧化硅外衣?#20445;?#20351;其能在自然条件下持续不断地利用光合作用高效产氢每升绿藻可以产生17毫升氢气持续产生氢气最长时间可达72小时这是生物光合产氢领域取得的一次重要突破为化学手段改造光合生物进而实现光生物产氢提供了全新的思路

一般情况下植物的光合作用产出的是氧气30多年前科学家就发现绿藻细胞中存在着一种氢酶当它被激活后绿藻进行光合作用?#26412;?#33021;产生氢气

氢酶只能在缺氧环境下被激活一旦遇到氧气氢酶就迅速失去活性正常情况下因为光合作用产出氧气氢酶总是处在失活状态课题组负责人徐旭荣解释说实际上绿藻产氢更像是其在缺氧?#21462;?#32961;?#21462;?#29366;况下产生的一种应激反应

徐旭荣的合作者之一浙大化学系唐睿康教授有一项绝活能通过生物矿化手段给细胞穿上一层外衣在不改变生物原本属性的情况下赋予细胞新的?#38405;ܡ?BR>
实验一开始并不顺利单个绿藻细胞被包裹上二氧化硅后仍然只是进行正常的光合作用不能产出氢气之后的某一天培养绿藻的试管上方探针既探测到了氧气也意外地探测到了氢气我们发现这是因为包裹着二氧化硅的绿藻逐渐粘合到了一起形成了团聚体熊威说?#26412;?00微米的绿藻团中包含了约5000个绿藻在正常光照条件下绿藻团开始产生氢气目前持续产氢的时间可达72小时

这个偶然的发现使他们意识到当矿化后的绿藻细胞层层叠叠形成复合体那些在里层的绿藻细胞?#31361;?#36798;到氧气的产生和消耗的动态平衡在一个与外界隔绝的环?#25345;校?#32511;藻光合作用产生的氧气刚好被自身的呼吸作用消耗掉使其既能存活又能获得一个缺氧环?#24120;?#36825;样氢酶就被激活了因此我们既能探测到外层绿藻产生的氧气也能探测到内层绿藻产生的氢气熊威说这同时也解释了目前绿藻团聚体为何无法更久地持续产氢随着内层绿藻自身继续生长团聚体坍塌氢酶再度失活

藻类的种类多数量大具有极大的产氢潜力唐睿康教授表示生物矿化手段没有破坏藻类正常的生命过程在工艺上更具操作性与便捷性可以为生物能源的制备提供新的策略

研究团队抓住这一新发现连续开展实验在位于浙大玉泉校区的实验?#20381;P?#29066;威向观众展示了几支试管试管底部沉积着经过矿化的绿藻细胞复合体加入三氧化钨粉末后由于氢气和氧化物的反应而引起颜色变化?#24471;?#35797;管中产生了氢气

目前研究团队正在试图破解绿藻生长失控的难题72小时以后如果抱团的绿藻越来越多绿藻团?#31361;?#35299;散产氢的过程又会停止论文第一作者浙江大学博士生熊威说他们正在寻找新方法能控制绿藻的繁?#24120;?#37027;样离工业应用又近了一?#20581;?BR>
此前科学界研究利用绿藻产氢比较经典的成果是美国加州大学伯克利分校科学家发展的两步法他们先让绿藻进行正常光合作用积累生物量然后再通过缺硫培养削弱其光合作用使产生的少量氧气被自身的呼吸作用消耗掉从而激活氢酶采用这种方法氢能从根本上说是来自于起初培养的那些绿藻体内累积的有机物而在产氢过程中不断消耗过一段时间后就要让绿藻重新进行正常光合作用喂饱自己再继续产氢徐旭荣说

徐旭荣表示中国科学家发展的这种新方法从空间上分离绿藻细胞的产氧和产氢过程实现了细胞的空间功能分化不仅在工艺上更具操作性与简便性且绿藻产氢持续时间长

相关论文于10月发表于国?#25163;?#21517;学术期刊德国应用化学?#21448;?#19978;

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