儘管人們努力釀造乙醇作為汽油的可持續汽車燃料替代品,但這種植物來源的酒精也有其缺點。例如,一加侖(3.8升)乙醇所含的能量比同體積汽油少近三分之一。
因此,當威斯康星大學麥迪遜分校的詹姆斯·A·杜梅西克和他的化學工程師同事們開發出一種從糖中提取合成燃料的直接方法,並在許多方面超越乙醇時,科學界注意到了這一點。這種燃料被稱為2,5-二甲基呋喃,或簡稱DMF,其能量密度與汽油相當。它也不溶於水,並且在儲存時穩定。儘管化學家們早就知道這種化合物,但批次生產一直很棘手。新的兩步工藝改進了中間製造步驟,而該步驟曾是DMF大規模生產的障礙。
除了為內燃機尋找新的替代燃料外,研究人員還在研究燃料電池,這種電池為環境可接受的動力提供了另一條途徑。有效的氫或質子交換膜(PEM)燃料電池的關鍵是在帶正電的電極上鍍上微薄的鉑顆粒塗層,氧分子在那裡分裂成單個帶電原子。
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化學家拉多斯拉夫·R·阿齊克和他在布魯克海文國家實驗室的團隊找到了一種方法來阻止電極表面的鉑氧化,氧化會減緩發電化學反應,並且經常導致其膜退化,使電池失效。透過用金奈米粒子噴塗電極,阿齊克團隊使鉑層具有抗溶解性,並幫助其保持了大部分原始催化效力。
為了產生電力,大多數PEM燃料電池必須供應氫氣或可以催化分解成氫氣的碳氫化合物。然而,一些原型燃料電池類似於生物細胞,因為它們使用化學酶來分解糖類(一種特殊的碳氫化合物分子)以產生電子。與活細胞不同,它們通常很快就會耗盡維持反應所需的酶。
電化學家雪萊·D·明特爾和她的同事塔瑪拉·克洛茨巴赫,他們都來自聖路易斯大學,開發了一種方法,可以在糖動力燃料電池中的酶在使用過程中降解時進行補充。研究人員已經為酶開發出一種聚合物包裹物,這種包裹物可以使催化分子保持活性數月而不是數天。
—史蒂文·阿什利