克里斯-我们邀请到了莫里斯·布洛克博士，他是这项研究的科学家之一。你好,莫里斯。
莫里斯-你好。
克里斯-谢谢你加入我们的裸体科学家节目。金宝搏app最新下载如果你愿意，请开始吧，告诉我们，当你开始工作的时候，你的实际目标是什么?你为什么要这么做?
莫里斯-我们研究的目标是开发电能和化学能之间转换的方法。原因是我们都希望在未来我们能使用更多的可再生能源，比如太阳能和风能。为了使其尽可能有效，我们需要有储存能量的方法。当然，有时候我们想要在没有阳光的时候，或者没有风的时候使用能源或电力，所以更多地利用这些可再生能源是很重要的，我们要找到一种将电能转化为化学能的方法。
克里斯-换句话说，你把电能转化为氢气，你希望能够高效地完成这个过程，然后在太阳不亮的时候再从氢气中获得能量。
莫里斯:完全正确。我们用的是电。我们正在做一个电化学实验。我们转换电能;我们把两个电子和两个质子转化成氢。这样我们就把电能以化学燃料的形式储存起来，在我们的例子中，就是氢。然后是氢。当你需要电的时候，它就会出现，然后我们就会以完全相反的方式进行反应。这就是在燃料电池中发生的事情，你把氢输入燃料电池，然后把电放出来。因此，我们最近开发的催化剂将电转化为氢的速度比以前的催化剂快得多。
克里斯-自然界中有什么能做到这一点，自然形态有什么问题?为什么我们不能用它呢?
莫里斯:嗯，大自然的那些细胞非常高效。它们是极好的催化剂，但它们存在于氢化酶中，这种酶存在于微生物中，以及自然界中类似的物质中。问题是它们存在于一个非常特定的生物环境中，在自然环境之外往往不那么稳定。
Chris -那么你能做的是什么你是如何利用这些细菌，那些有氢化酶的微生物，来构建这种新的催化剂的?
Morris -我们所做的是观察氢化酶是什么样子的。然后我们试着去模仿重要的功能特性。特别是，我们知道氢化酶是基于金属，如铁或镍，所以这些都是廉价的金属，而不是像铂这样的贵金属。我们看到的第二个关键特征是氢化酶的一个关键化学特征就是我们所说的垂坠胺。这就是含氮基团它有一个碱基帮助质子移动。我们所做的就是结合胺的功能，把质子移动到结构中的基本位置，我们发现更有效地移动质子对快速催化剂有很大的影响。
Chris -所以不用依赖酶，因为酶是以蛋白质为基础的，所以更难处理，你可以制造固态。基本上是一种晶体结构，各种化学物质在合适的地方进行化学反应。但如何构建这种催化剂呢?你是如何把这些化学基团，包括你提到的镍和铁，放在正确的位置上的?所以反应进行得和酶一样好，或者更好，但不需要酶?
莫里斯-这些都是在实验室里合成的，所以这些是完全合成的分子。我们组装一个包含两个磷原子的环来与金属结合，然后在两个磷原子之间是一个含有胺的氮。然后我们把它连到一个镍上。在这种情况下，它只是一个镍催化剂，没有任何铁参与所以它只是一个镍分子有两个我们称之为配体的金属化学连接体，和胺连接体。我们在实验室里合成，然后我们做实验，观察电到氢的转化。
克里斯:与微生物相比，它有多好?
莫里斯:据报道，天然氢化酶的周转速度最快，也就是我们所说的周转频率，是每秒9000个。我们最近制造的氢化酶每秒翻转10万次，所以它比天然的氢化酶快大约10倍。
克里斯-如果我们尝试将其工业化，那么在经济上和科学上是否真的可行以我们所需要的规模来生产这些东西?
莫里斯-我认为以目前的形式使用这个在经济上是不可行的。我们正在研究基础科学，我们认为我们所做的发现将有助于向我们展示如何采取下一步行动，制造出更好的产品，但即使这是一个非常快的速度，在这一点上，效率还不够好，不足以使它在工业环境中真正可行。
Chris -所以还有很多工作要做，但是，恭喜你，这是一个很棒的研究。我是莫里斯·布洛克。他来自华盛顿州的太平洋西北国家实验室，你可以在本周的《科学》杂志上找到这篇论文。
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