2018高清国产一区二区三区-国产黄色视频免费在线观看-欧美激情欧美精品一区二区-免费国产一级片内射老妇

一個全新的發現(xian)剛(gang)(gang)剛(gang)(gang)誕生了(le)——空(kong)氣也能轉化為電(dian)能。

具體過程是(shi)(shi)一種能將(jiang)空氣(qi)(qi)轉(zhuan)化為能源(yuan)的(de)(de)酶，可(ke)以將(jiang)氫氣(qi)(qi)轉(zhuan)化為電流。而且(qie)這種酶還(huan)是(shi)(shi)純(chun)天然，它(ta)甚(shen)至可(ke)消耗低于(yu)大氣(qi)(qi)水平的(de)(de)氫氣(qi)(qi)，低至人類呼吸(xi)的(de)(de)空氣(qi)(qi)的(de)(de)0.00005%。

相比于用蟹殼和廢紙(zhi)造電(dian)池，這種天然電(dian)池酶從(cong)空(kong)氣中獲取電(dian)能，無疑為能源設備開辟了一個全(quan)新(xin)的思路。

澳大(da)利亞墨爾本莫納什大(da)學(xue)生物醫(yi)學(xue)發(fa)現研究所教授(shou)ChrisGreening和學(xue)生AshleighKropp，發(fa)現了(le)這種酶(mei)，并將成果(guo)發(fa)在了(le)《Nature》雜(za)志上。

這種酶非常(chang)高效，一旦能夠(gou)落地商用，未來一些小(xiao)型電(dian)子(zi)設備就可(ke)以直接由空氣(qi)驅動了(le)。

01

天然(ran)電池酶

其(qi)實人們早就(jiu)知(zhi)道，存在(zai)(zai)一(yi)種能將微量氫轉化為能量的細菌(jun)，但這些微生物(wu)一(yi)般存在(zai)(zai)于南極土壤、火山(shan)口或深(shen)海(hai)中。

而且一直以(yi)來(lai)都搞不(bu)清楚這種生物是怎樣產生能量的，在本次研(yan)究中(zhong)，澳大利(li)亞研(yan)究小組(zu)解釋了原因。

他(ta)們在一種名叫“恥垢(gou)分枝桿菌(jun)”的土壤細菌(jun)中，分解(jie)出一種耗(hao)氫(qing)酶（Huc），在先進技(ji)術的加持下，研究組破譯了氫(qing)轉化(hua)的分子藍圖。也(ye)正是這種酶，可以利用空氣(qi)中的微量氫(qing)作為能量來(lai)源，幫助細菌(jun)生長和生存。

Huc可視化

Huc酶非常(chang)高效，它與普通的(de)化(hua)學催化(hua)劑(ji)不同(tong)，在(zai)反(fan)應過程中，Huc酶所消耗(hao)的(de)氫氣甚(shen)至低于(yu)大(da)氣水(shui)平。就算是在(zai)稀(xi)薄空氣中氫含(han)量很少，也能產生能量。

在此(ci)之前，澳(ao)大利亞研(yan)究(jiu)小組一(yi)直沒找(zhao)到(dao)合適的(de)(de)方式來長(chang)時間存儲濃縮的(de)(de)酶，但(dan)好在Huc擁有極其穩定(ding)的(de)(de)結構。

就在把它放在低(di)于(yu)冰點(dian)和高達80攝(she)氏度的環境中(zhong)，也不(bu)會限(xian)制其分子(zi)的能量(liang)(liang)產(chan)生，只要與空氣中(zhong)的微量(liang)(liang)氫(qing)氣相遇，Huc酶就會產(chan)生持續不(bu)斷(duan)的電流。

所以(yi)說(shuo)，產生(sheng)電(dian)流的步驟非常簡(jian)單，僅(jin)需要(yao)兩步：

首先從土(tu)壤細(xi)菌中分解出來Huc酶(mei)(mei)，然后讓Huc酶(mei)(mei)與空氣中的氫(qing)氣發生(sheng)反應，產生(sheng)電流。

那么問(wen)題(ti)來了，Huc酶(mei)是如何被(bei)選中的？

澳大利亞(ya)小組通(tong)過分解恥(chi)垢(gou)分枝桿菌(jun)中氧化(hua)的結構后發現，這(zhe)種(zhong)(zhong)細菌(jun)中擁有2種(zhong)(zhong)氫化(hua)酶，分別是Huc和Hhy，這(zhe)兩(liang)種(zhong)(zhong)酶都能將氫氣氧化(hua)至亞(ya)大氣壓水平(ping)。

他們通(tong)過低溫電(dian)子顯(xian)微鏡(jing)確定了其原子結(jie)構和電(dian)通(tong)路，突(tu)破界限以產生迄今為止該方法報告的(de)解(jie)析度最高(gao)的(de)酶結(jie)構。發現Huc是一種高(gao)效的(de)不敏感酶，可(ke)將大氣中(zhong)的(de)氫氣氧化與呼吸電(dian)子載體甲萘醌進行(xing)氫化組合。

使用HucS亞(ya)基上(shang)的染色體編碼的Strep-tagII從恥垢(gou)分枝桿菌中分離出Huc，通(tong)過SDS-PAGE表明，Huc由對應于HucL（約(yue)58kDa）、HucS–2×Strep（約(yue)39kDa）和第三(san)個未知(zhi)亞(ya)基（約(yue)18kDa）的三(san)個蛋白質亞(ya)基組成。

Huc包含HucS、HucL、HucM

研(yan)究人員測試(shi)了純化的(de)Huc在(zai)環(huan)境空(kong)氣中氧化3至100ppm的(de)H2的(de)能力，用(yong)硝基藍四氮唑（NBT）作為電子(zi)接受體，Huc迅速(su)消耗H2，使(shi)其低于氣相色譜儀(yi)的(de)檢測限（約(yue)40ppbv）。

Huc的分離和(he)純(chun)化

這意(yi)味著(zhu)它能夠(gou)適(shi)應于(yu)氧化大氣中的H2，具有高(gao)親和(he)力（Km=129nM）和(he)低(di)H2閾值（<；31pM），但周轉慢，表(biao)明該酶(mei)在低(di)H2濃(nong)度下(xia)也是非常有效。

在(zai)特殊顯微鏡(jing)下，Huc的(de)分子形狀(zhuang)像(xiang)四葉草，通過柄狀(zhuang)突起與(yu)膜囊泡相關聯。此(ci)外，他們在(zai)觀察中發現(xian)，Huc呈紅棕色，在(zai)室(shi)溫(wen)下高度穩(wen)定，熔化溫(wen)度為78.3°C。

在(zai)與氫(qing)氣(qi)的(de)反應過程(cheng)(cheng)中(zhong)，Huc又表現了“不(bu)穩定(ding)性”，其(qi)能(neng)夠(gou)在(zai)低(di)于大氣(qi)壓的(de)濃度下進行氫(qing)氣(qi)氧化，并且(qie)在(zai)很(hen)大程(cheng)(cheng)度上對氧氣(qi)進行抑制，也就是說，Huc天生(sheng)就對氫(qing)氣(qi)極為敏(min)感(gan)，而氧氣(qi)剛好(hao)進入其(qi)活性瓶(ping)頸(jing)。

02

有(you)什么實際(ji)價(jia)值？

其實(shi)早在之前，就(jiu)已經有(you)研究發(fa)現，世界上(shang)存在多種多樣的(de)好氧(yang)細菌利用大氣中的(de)H2作為(wei)生長(chang)和生存的(de)能(neng)量來源(yuan)。

但大(da)多數情況(kuang)下，這些(xie)酶(mei)容易(yi)被O2可逆或(huo)不(bu)可逆地抑制。澳大(da)利亞(ya)學者此次發現的Huc酶(mei)，更加穩定，在特(te)定情況(kuang)下，也具(ju)備一定的商(shang)業價值。

目(mu)前常(chang)見的發電(dian)方式為水(shui)力(li)發電(dian)和火力(li)發電(dian)，也就是說，利(li)用發電(dian)動(dong)力(li)裝置將水(shui)能(neng)(neng)(neng)、化石燃料的熱能(neng)(neng)(neng)、核能(neng)(neng)(neng)以及太陽能(neng)(neng)(neng)、風能(neng)(neng)(neng)、地熱能(neng)(neng)(neng)、海(hai)洋能(neng)(neng)(neng)等轉化為電(dian)能(neng)(neng)(neng)。

大多(duo)國家多(duo)以火力發(fa)(fa)電為主，其發(fa)(fa)電量(liang)在總(zong)發(fa)(fa)電中所占比重為70%以上。

比如日(ri)、德的(de)(de)火(huo)電(dian)所(suo)占比重在60%以(yi)上(shang)；其中挪威、瑞士的(de)(de)水(shui)力發電(dian)量(liang)均占總(zong)發電(dian)量(liang)的(de)(de)90%左右，加拿大超(chao)過(guo)70%，瑞典也超(chao)過(guo)60%；芬蘭和南斯拉(la)夫則水(shui)電(dian)與火(huo)電(dian)各占一半；法(fa)國以(yi)核電(dian)為主，其發電(dian)量(liang)占總(zong)發電(dian)量(liang)的(de)(de)70%以(yi)上(shang)。

在20世紀末多(duo)用化石燃(ran)料(liao)，但這些(xie)多(duo)屬于不(bu)(bu)可再生資(zi)源(yuan)(yuan)，在社會不(bu)(bu)斷發展的過(guo)程中，電能(neng)使用越(yue)來越(yue)多(duo)，人(ren)們(men)也(ye)已多(duo)使用可再生資(zi)源(yuan)(yuan)來發電。

找到(dao)天然、可(ke)再(zai)生資源來(lai)產(chan)生電(dian)(dian)(dian)能，是一項可(ke)持(chi)續性開(kai)發的(de)項目，不僅澳(ao)大利亞小組致(zhi)力(li)于開(kai)發天池電(dian)(dian)(dian)池，以色列理(li)工學院(yuan)，還找到(dao)了(le)從海藻中開(kai)發出(chu)電(dian)(dian)(dian)流的(de)方(fang)式，也就是說，把(ba)海藻的(de)光(guang)合(he)(he)作用(yong)和生物光(guang)電(dian)(dian)(dian)化學電(dian)(dian)(dian)池結合(he)(he)起(qi)來(lai)，在該(gai)技(ji)術產(chan)生的(de)電(dian)(dian)(dian)流竟然與標準(zhun)太陽能收集器技(ji)術獲得的(de)電(dian)(dian)(dian)流相當。

不少科學(xue)家也在尋(xun)(xun)找“變(bian)廢為(wei)電(dian)”的(de)好法子，充電(dian)速度增加4倍(bei)的(de)硅(gui)電(dian)池(chi)，還有(you)木頭電(dian)池(chi)、水(shui)果發電(dian)等，都(dou)是為(wei)了(le)降低電(dian)池(chi)成本，尋(xun)(xun)找更快速的(de)充電(dian)方式。

作為(wei)(wei)“天然電池”，Huc可(ke)以(yi)和氫氣達到(dao)持續的電流(liu)輸出，但目前研究(jiu)的進度還處于起步(bu)階段，但可(ke)以(yi)確定的是，未來(lai)Huc可(ke)以(yi)作為(wei)(wei)開(kai)發小型氣動(dong)設備(bei)的基礎，比如(ru)手(shou)表或者智能手(shou)機(ji)。

但僅僅是這樣還不夠，此團隊(dui)希望能夠對(dui)分子進行特(te)定的改(gai)變，對(dui)細(xi)菌基因組進行修飾(shi)，同時擴(kuo)大Huc酶的生(sheng)產規模，然后和工程師合作(zuo)設計利用其產生(sheng)的電能工作(zuo)的設備(bei)，從(cong)而(er)發揮出Huc酶最(zui)大的優(you)勢。

此(ci)外，Huc已經可以作為氫的(de)生物傳感(gan)器，因為可以在少量氫中(zhong)進行電(dian)子(zi)釋(shi)放，因此(ci)Huc酶也可以成(cheng)為靈(ling)敏的(de)測量系統。

但(dan)也(ye)有(you)人對此展望產(chan)生(sheng)懷疑(yi)，擁有(you)一家(jia)初(chu)創氫能(neng)公司(si)的麥考瑞大學(xue)的羅伯特威洛斯(si)認(ren)為，從稀薄(bo)的空氣(qi)中產(chan)生(sheng)能(neng)量的想(xiang)法是(shi)(shi)“不(bu)切(qie)實(shi)際”的，他給出的理(li)由是(shi)(shi)，雖然能(neng)產(chan)生(sheng)少(shao)(shao)量的電(dian)流，但(dan)這僅(jin)僅(jin)是(shi)(shi)適用于(yu)需要極少(shao)(shao)量能(neng)量的東西來說，就算是(shi)(shi)應用于(yu)手表(biao)之(zhi)類，未免過于(yu)低效。

未來(lai)(lai)Huc的功能未來(lai)(lai)被(bei)開(kai)發到什么程度還(huan)不(bu)確(que)定(ding)，但一個事實(shi)是，喝西北(bei)風，的確(que)可以充電。