空氣燃料

概述

空氣燃料

空氣燃料，利用從一種常見的土壤細菌中提取的酶，稀薄空氣可以轉變成汽車燃料，該方法有望實現以低成本製造出碳中立的環保燃料，同時無需對汽車發動機的原有設計進行大幅改動。當將氧氣和氮氣從釩固氮酶那裡“奪走”，並用一氧化碳取而代之時，釩固氮酶會自動開始用一氧化碳來製造短的碳鏈，這些碳鏈只有兩個或三個原子長。最終可對這種酶加以改造，使其不僅可以製造簡單的3個碳原子鏈的丙烷分子，還能夠生產出構成汽油的長鏈分子，這將是一條生產合成液態燃料的新途徑。

主要特點

1、生活在大豆等糧食作物根系土壤中的名為棕色固氮菌的微生物會製造一種酶——釩固氮酶，在自然界中，這種酶能夠利用氮氣生成氨。現在，研究人員證實它同樣也可以用一氧化碳生成丙烷，一種野營燃氣爐具通常使用的燃料。
2、研究人員發現，當將氧氣和氮氣從釩固氮酶那裡“奪走”，並用一氧化碳取而代之時，釩固氮酶會自動開始用一氧化碳來製造短的碳鏈，這些碳鏈只有兩個或三個原子長。加州理工學院的喬納斯·彼得斯認為，釩固氮酶的這種新能力是一項“意義深遠的發現”，將具有重要的工業套用。
3、最終可對這種酶加以改造，使其不僅可以製造簡單的3個碳原子鏈的丙烷分子，還能夠生產出構成汽油的長鏈分子。很顯然如果我們能製造碳—碳長鏈，這將是一條生產合成液態燃料的新途徑。
4、在更遠的將來，直接從空氣中“提取”燃料將成為可能，因為現在已有將二氧化碳分解為一氧化碳的技術存在；而最終，汽車從大氣中“拿出”碳的速度很可能要遠遠快於它們向大氣排放碳的速度。
5、這些美好前景距離我們還有一段漫長的過程。提取、培植並儲存數量足夠多的釩固氮酶“非常困難”。儘管在20多年前科學家就已經分離出了編碼釩固氮酶的基因，但是大批量製造有用釩固氮酶的技術卻是直到最近才開發成功的。

空氣電極

研究新型空氣燃料電池

利用空氣是否是讓鋰電池壽命更長久，日前英國蘇格蘭聖安德魯斯大學（St.AndrewsUniversity）的彼得·布魯斯（PeterBruce）教授研究出一種新型“空氣燃料”多次充電型鋰電池；該電池的儲電量大約是目前普通鋰電池的10倍。一般手機或筆記本電腦中的普通鋰電池，是由有機電解質的石墨負電極和鋰氧化鈷正電極組成。充電時，鋰離子離開正電極，而充電後，隨著鋰電池的使用，鋰離子漸漸回到正電極。電子在外部電路中流動，從而產生有用電能。
布魯斯教授的研究團隊正在開發一種新型由多孔碳材製成的正電極，這種想法受到了鋅空氣（Zinc-air）電池中的“空氣電極”的啟發。在一截鋰電池中，空氣電極能量密度要比普通材料電極高出10倍。儘管氧氣仍是放電反應過程的一部分，但現在氧氣卻從電池表面被吸取，然後在碳電極內部，與鋰離子以及氧化錳催化劑一起發生反應。對於這類“聖安德魯斯空氣電池”（Stair,StAndrewsAircell），布魯斯教授表示我們的突破在於，我們把空氣中的氧氣當成反應物，而不是需要在電池內部將化學物移來移去。不僅這一過程沒有消耗成本，而且這其中的碳組成部分比現有電池技術更為廉價。該項空氣燃料鋰電池研究得到了英國工程和自然科學研究委員會（TheEngineeringandPhysicalSciencesResearchCouncil）的資助，項目耗時大約四年，預計將於2011年結束。目前，該項目已經完成了“聖安德魯斯空氣電池”的原型，計畫將鋰電池的容量提高5到10倍。研究小組正朝著製作適合手機和MP3播放器使用的小型鋰電池原型方向努力。布魯斯教授可能也已經得到了來自各方的支持。