“泡泡君” 能产生氢气 在渤海沉积物中发现

2020-07-24 17:40 来源:新浪科技综合

来源:中国科学院之声

作者:张月超,吴志宇,肖,刘芳华

在《流浪地球》电影的结尾,我们继续寻找希望的地球,通过点燃木星产生的强大冲击波,成功挣脱了木星引力的束缚,开始了新的流浪之旅。

地球被木星引力所束缚

地球受木星引力的束缚,那么,为什么木星可以被点燃呢?

最初,木星是一颗气态行星,就像一个“超级氢气球”,大气中的氢含量高达90%。

氢气有很多优点,如燃烧热值高,产品中只有水,没有温室气体排放(反应式:H2(g)1/2O 2(g)=H2O(l)h=-285.8 kJ/mol),有望维持地球的可持续发展。

然而,现实远比梦想残酷。因为,与木星相比,地球上的氢含量少得可怜(大气中的氢含量约为0.00005%),因为地球的引力太小(质量很小),而氢又太轻(相对分子质量Mr=2),所以它不能被保持。

氢气这么好,却这么少,究竟如何是好?

幸运的是,幸运的是:“人有两个宝贝,手和脑。”

基于当前的工业技术,氢气主要来自化学生产(化石燃料重整和水电解(高产率但能耗)),少量来自生物发酵(细菌和藻类(低产率但绿色))。

神奇动物嗅嗅

电影《神奇动物嗅探《神奇动物在哪里》讲述了许多神奇的生物,比如喜欢金钱的嗅探,痴迷于月光的凝视月亮的动物,以及打开锁的树木保护罐。事实上,地球上有许多神奇的生物,如“皮卡丘细菌”(土杆菌和湿婆菌等)。参见:“皮卡丘细菌”(发现于黄河三角洲,所以不能讨论它)和“泡泡王”(产氢细菌和藻类),这是这个问题的主角。

在自然或人工环境中,能产生氢气的“泡泡王”主要包括:绿藻(绿藻)、蓝细菌(蓝细菌)和光合细菌(球形红细菌),它们喜欢在水中浸泡、晒日光浴和吹“氢气泡”(光合制氢);还有一种黑暗发酵细菌(巴斯德梭菌),喜欢藏在阳光照射不到的地方,一边吹“氢气泡”,一边“偷糖”(黑暗发酵产生氢气)。

一般来说,能产生氢气的“泡泡国王”不太喜欢氧气,所以他们不得不躲在缺氧或缺氧的水面或沉积物下。

喜欢晒“日光浴”和“偷吃糖”的产氢“泡泡君”及其用途示意图

喜欢日光浴和偷糖的制氢“泡泡王”及其使用示意图“泡泡君”既然这么有用,那我们怎样才能找到它们呢?

你可能想都没想就知道了:当然,是用他们喜欢的东西来吸引和培养他们,比如拿着一个“手电筒”(光源)去寻找一个喜光的产氢“藻类或细菌宝宝”,或者拿着一个“糖果”去吸引藏在暗处的产氢“细菌宝宝”(富集培养)。

然而,你可能没想到的是,最近中国科学院烟台海岸带研究所“电微生物学”研究组的科学家发现,从渤海沉积物中用“铁块”获得了产氢效率高的“气泡王”,并获得了授权发明专利。

历经千里来相见,那么这些“泡泡君”可以用来干什么呢?

如果我们有了这些“泡泡王”,将来就有可能拥有无数个“取之不尽,用之不竭”和“可移动”的“氢换料站”,并在交通工具(超级跑车或游轮等)上安装装满“泡泡王”的反应堆。),而“泡泡王”吹来的氢气可以推动装有氢燃料电池的汽车向前行驶,这不仅环保,而且很有吸引力。

“电微生物学”研究小组的科学家发现,渤海沉积物和黄河三角洲湿地土壤中存在大量具有暗发酵产氢能力的“气泡王”;他们最近的研究发现,与甜的“糖”相比,这些“泡泡国王”似乎更喜欢吃“巧克力糖”(葡萄糖和铁矿石);这种特殊的“巧克力糖”能更有效地激活“泡泡君”的产氢能力,“细菌有更多的力量”,“所有的细菌都带着高氢火焰的柴火”。