突破性的氢能源解决方案，或将带来氢未来

氢气可以作为燃料与氧气一起燃烧，只留下水作为副产品。可用于常规内燃机，氢燃料本身可以通过水电解等方法轻松生产。如果这种生产由可再生能源提供动力，则在该过程的任何阶段都不会涉及碳，使其完全不含温室气体。

最重要的是，现在正在探索氢燃料作为长期储存多余可再生能源的一种可能方式。
当风能、太阳能和水力发电设施的输出超过电力需求时，这些电力可用于生产氢燃料，并可以无限期储存。然后，如果可再生能源的产量下降，氢气可以按需转化为清洁能源。

所有这些因素都巩固了氢作为实现碳中和经济的最有希望的途径之一的地位：随着气候变化的持续加速，这一目标变得越来越紧迫。

然而，燃料在全球范围内的推广仍有一个重大障碍需要克服。
由于氢气具有高度爆炸性，它必须在高度安全的燃料电池中储存和运输——在那里它要么被加压，要么被冷却到超低温。

这种设备不仅对于日常用户来说成本太高，而且如果出现任何故障，它还可能造成灾难性的损害，从而引发人们对该技术安全性的担忧。
该问题的一个解决方案是化学：一种将氢气 (H 2 ) 和二氧化碳 (CO 2 ) 转化为甲酸的反应——一种可以在很宽的温度和压力范围内轻松安全地储存的液体。

然而，该过程中涉及的化学催化剂通常需要使用稀有金属或极端反应条件——从经济角度来看，这使得整个事情的吸引力降低。生命总能找到出路： 德国的一组生物学家现在已经 展示 了解决这个问题的潜在突破性解决方案。

在他们的 研究中，法兰克福约翰沃尔夫冈歌德大学的 Volker Müller 及其同事研究了一种栖息在深海中的细菌。为了获得所需的能量，这种生物体携带一种酶，可催化 H 2 和 CO 2快速转化 为甲酸。
通常情况下，细菌会继续消化这种化合物，产生不太有用的乙酸和乙醇。然而，通过基因工程，Müller 的团队改变了它的新陈代谢，以防止这种额外的反应，甚至完全逆转最初的反应：将甲酸转化回 CO 2 和氢燃料。

至关重要的是，这些细菌不需要极端条件即可生存，在仅 30° C (86° F) 的温度和正常大气压下稳定地转化化学物质。

使用生物反应器，研究人员在一天中用氢气给他们的改良细菌喂食 8 小时。这模拟了在德国南部夏季使用太阳能电池板收集的能量可以实际生产氢气的时间长度。

在剩下的 16 个小时里，他们切断了反应堆的氢气供应，导致白天产生的任何甲酸重新氧化，并释放出最初被细菌消耗的氢气。

氢气可以作为燃料与氧气一起燃烧，只留下水作为副产品。可用于常规内燃机，氢燃料本身可以通过水电解等方法轻松生产。如果这种生产由可再生能源提供动力，则在该过程的任何阶段都不会涉及碳，使其完全不含温室气体。

最重要的是，现在正在探索氢燃料作为长期储存多余可再生能源的一种可能方式。

氢气是实现碳中和经济的最有希望的途径之一。

当风能、太阳能和水力发电设施的输出超过电力需求时，这些电力可用于生产氢燃料，并可以无限期储存。然后，如果可再生能源的产量下降，氢气可以按需转化为清洁能源。

所有这些因素都巩固了氢作为实现碳中和经济的最有希望的途径之一的地位：随着气候变化的持续加速，这一目标变得越来越紧迫。

然而，燃料在全球范围内的推广仍有一个重大障碍需要克服。

由于氢气具有高度爆炸性，它必须在高度安全的燃料电池中储存和运输——在那里它要么被加压，要么被冷却到超低温。

这种设备不仅对于日常用户来说成本太高，而且如果出现任何故障，它还可能造成灾难性的损害，从而引发人们对该技术安全性的担忧。

氢燃料在全球范围内的推广仍有一个主要障碍需要克服。

该问题的一个解决方案是化学：一种将氢气 (H 2 ) 和二氧化碳 (CO 2 ) 转化为甲酸的反应——一种可以在很宽的温度和压力范围内轻松安全地储存的液体。

然而，该过程中涉及的化学催化剂通常需要使用稀有金属或极端反应条件——从经济角度来看，这使得整个事情的吸引力降低。

生命总能找到出路： 德国的一组生物学家现在已经 展示 了解决这个问题的潜在突破性解决方案。

在他们的 研究中，法兰克福约翰沃尔夫冈歌德大学的 Volker Müller 及其同事研究了一种栖息在深海中的细菌。为了获得所需的能量，这种生物体携带一种酶，可催化 H 2 和 CO 2快速转化 为甲酸。

细菌不需要极端条件就可以生存。

通常情况下，细菌会继续消化这种化合物，产生不太有用的乙酸和乙醇。然而，通过基因工程，Müller 的团队改变了它的新陈代谢，以防止这种额外的反应，甚至完全逆转最初的反应：将甲酸转化回 CO 2 和氢燃料。

至关重要的是，这些细菌不需要极端条件即可生存，在仅 30° C (86° F) 的温度和正常大气压下稳定地转化化学物质。

实验： 使用生物反应器，研究人员在一天中用氢气给他们的改良细菌喂食 8 小时。这模拟了在德国南部夏季使用太阳能电池板收集的能量可以实际生产氢气的时间长度。

在剩下的 16 个小时里，他们切断了反应堆的氢气供应，导致白天产生的任何甲酸重新氧化，并释放出最初被细菌消耗的氢气。

同时，从生物反应器释放的CO 2 可以被重新捕获，准备在下一个储存周期中使用。

Müller 的团队使实验总共运行了 2 周，使他们能够评估燃料电池在多个日/夜循环中的性能。

令人鼓舞的是，在前 4 个循环中，生物反应器中产生的甲酸量保持不变，然后意外产生的乙酸开始降低其性能。

安全储存氢气： 研究人员将他们的装置描述为“生物电池”，其中 H 2携带的电子 可以无限期地储存在甲酸中，然后在用户需要时立即访问。

随着进一步的改进，他们希望他们的细菌能够在许多日/夜循环中保持其甲酸生产水平——为该技术的工业规模推广铺平道路。

该技术可以为行业提供更强的激励措施来捕获他们产生的 CO 2 。

如果成功，生物电池可用于储存多余的可再生能源，然后在客户需求开始超过供应时再次释放。

这在可再生能源输出变化很大的情况下尤其重要：例如，当太阳能电池板在夜间不发电时；或在一年中较干燥的时候，可用较少的水来驱动水力发电机。风力发电在不同地区也是季节性变化的。

由于该过程还涉及储存和回收 CO 2，​​它还可以为行业提供更强的动力来捕获他们产生的 CO 2 ——这可能使碳中和经济更接近现实。