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新材大观 ‖ 鸡蛋新妙用,大阪市立大学利用蛋清制造氢气

发布时间:2018-03-23 17:10:26 点击率:126

        鸡蛋除了可以当作甜点原料与早餐,现在还有另外的用途了,日本大阪市立大学研究员田部博康(Hiroyasu TABE)团队研究发现蛋清中的化学物质可以拿来制造氢气,除了增进水制氢技术,也让制氢技术进一步朝环保迈进。

        氢气虽然是地球表面丰富度第三的元素,但不能直接从空气取用,得透过水或是化石燃料来制造,而由于天然气制氢有 80% 的高效率,目前化石燃料是主要氢气制造来源,团队希望未来能逐步以无污染方式大量制造氢气。

        田部表示,氢是一种极为环保的能源,但它多由工业化石燃料产生,难以减少排放温室气体,因此团队想要利用太阳能来制造氢气。其中水制氢是最环保的方式,也不会产生任何二氧化碳,然而水制氢困难又复杂,也仰赖各式光催化剂。田部表示,如果想要提高催化剂的转换效率,阳光与分子的“排列秩序”(traffic control)十分重要。




        团队研究发现,细菌产生的纯蛋白可以产生相似作用,但需要特殊的实验室设备,因此研究人员转用鸡蛋──著名的蛋白质化合物质容器,将蛋清中的溶菌酶(lysozyme)当作催化剂,并成功制造出少量氢气。田部表示,溶菌酶是个小而稳定的蛋白晶体,上面布满许多纳米大小的孔洞,能捕捉微粒进行转换反应。

        田部指出,“排列秩序”为制氢的新概念,纳米孔洞让分子交互作用更顺畅,同时也能提升氢气生产效率,而这些蛋白晶体的高度秩序化(highly ordered)纳米结构也让科学家能在晶体捕捉分子时精准操纵它们。


(Source:大阪市立大学)

        为了更精准控制与分析晶体,研究还加入用于眼药水的染料 rose bengal,其可融入溶菌酶,让功能分子(functional molecules)与纳米粒子相互固定在晶体内,并加速制氢反应。

        未来将会有越来越多科学家将目标转向无污染的太阳能燃料,而该研究团队也已证明蛋清制氢的发展潜力。不过该技术仍有诸多障碍待解决,例如如何提高制氢产量,目前尚未找出大量生产蛋白的方式。但田部指出,鸡蛋是良好的资源,价格便宜且用之不竭,至于剩下的蛋黄,则可用于制作甜点。目前该研究已发布于《Applied Catalysis B: Environmental》。
   

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