弗吉尼亚理工大学的一个研究小组发现了一种利用生物方法制造氢燃料的方法，该方法大大减少了生产零排放燃料所需的时间和金钱。这种方法使用大量可用的玉米秸秆 - 秸秆，玉米棒和果壳 - 来产生氢气。

该团队的新发现于周一发表在“ 国家科学院院刊”上，可以帮助加速氢动力汽车的普及，其成本低廉，碳排放极低。

“这意味着我们向氢经济迈出了最重要的一步 - 从当地的生物质资源中生产分布式且价格合理的绿色氢气，”生物系统工程系教授Percival Zhang表示，该系在农业学院和生命科学与工程学院。

该团队已经为该项目的下一步获得了大量资金，即将生产规模扩大到示范规模。

佛罗里达大学佛罗里达大学佛罗里达可再生化学品和燃料中心主任Lonnie O. Ingram说：“虽然现在很难预测成本，但这项工作代表了一种革命性的方法，它提供了许多新的优势。”与工作但不与团队相关联。“这些研究人员肯定扩大了我们对新陈代谢的思考范围，以及它如何在替代能源生产的未来发挥作用。”

Joe Rollin是弗吉尼亚理工大学张博士的前博士生，也是初创公司Cell-free Bioinnovations的张的联合创始人，他是该论文的第一作者。

这项工作建立在之前的研究基础之上，张的研究小组用木糖(最丰富的简单植物戊糖)进行了研究，以产生以前只能在理论上获得的氢产率。

他们的新发现在两个方面是独一无二的。

与依赖高度加工糖的其他氢燃料生产方法不同，弗吉尼亚理工大学团队使用肮脏的生物质 - 玉米植物的壳和茎 - 来制造燃料。这不仅降低了制造燃料的初始费用，而且能够使用在加工厂附近容易获得的燃料源，使得燃料的产生成为本地企业。

Rollin使用遗传算法和一系列复杂的数学表达式来分析将玉米秸秆分解成氢气和二氧化碳的酶促过程的每个步骤。他还证实了该系统同时使用糖类葡萄糖和木糖的能力，这增加了氢气释放的速率。通常在生物转化中，这两种糖只能依次使用，而不能同时使用，这为该过程增加了时间和金钱。

广泛使用氢气的最大障碍之一是在大型设施中从天然气生产燃料所需的资本成本。向燃料电池车辆用户分配氢气是另一个关键挑战。

Rollin的模型将反应速度提高了三倍，将所需的设施规模减小到大约加油站的规模，从而降低了相关的资本成本。目前用于生产氢的主流方法使用天然气，其分配昂贵并且导致化石碳排放。

为了以可承受的成本生产分布式氢，必须解决产品产率，反应速率和产物分离问题。就产品产量而言，无细胞人工酶途径的使用不仅使产氢微生物的自然界限突破三倍，而且避免了复杂的糖通量调节。

该团队还提高了酶的产生率。该反应速率足以在分布式氢燃料站中产生氢气。实现的反应速率至少是最快的光氢生产系统的10倍。

研究人员研究的反应发生在适度的条件下。这意味着氢可以容易地与水性反应物和酶分离。此外，酶反应(例如在该系统中使用的酶反应)产生高纯度氢，非常适合于氢燃料电池车辆。

适度的反应条件也表明了基于该技术建造分布式氢气发电站和加油站的低资本要求的可行性。

“我们相信这项激动人心的技术有可能在全球范围内广泛使用氢燃料电池汽车并取代化石燃料，”罗林说。