編譯／韋士塔

澳洲科學家發現，一些土壤細菌在生存環境惡劣且缺乏食物時，會利用氫化酶（hydrogenase , Huc）消耗空氣中的微量氫氣，作為能量來源。在這個轉換過程產生的電流，或許將是未來運用空氣產生能量的關鍵。

墨爾本蒙納許大學（Monash University）的研究團隊發表於《自然》（Nature）期刊的報告表示，Huc在未來可能為小型、永續的空氣動能設備提供動力，成為另一低成本清潔能源。

研究人員指出，細菌每年從大氣中去除7000萬噸氫氣。研究團隊分析一種「恥垢分枝桿菌」（Mycobacterium smegmatis）的基因碼，這些細菌能在火山口、深海或南極等極端環境，消耗氫氣並從中獲取能量，直接產生電流。

報告指出，氫是最簡單的分子，由兩個帶正電的質子，透過兩個帶負電的電子形成的化學鍵（Chemical Bond）結合在一起。Huc產生電流的原理是打破氫鍵，讓質子分離，釋放電子；這些電子在細菌體內流入所謂「電子傳遞鏈」（electron transport chain），為細胞提供能量。

研究團隊表示，氫只占大氣的0.00005%。由於濃度極低，消耗這種氣體相當不容易，目前所有已知的催化劑都無法辦到。此外，大氣中豐富的氧氣，會毒化大多數耗氫催化劑的活性。

為了探索Huc如何消耗氫，研究人員利用基因工程技術，將Huc與恥垢分枝桿菌的細胞分離。經過數年的努力，研究團隊成功分離出高品質的Huc樣品，在80℃～－80℃的環境都能保有活性。

研究團隊隨後進行實驗，發現即使在氫濃度更低環境，Huc依然能消耗氫氣並產生電流，這代表利用Huc發電的條件相對簡單。此外，Huc完全不受氧氣抑制，這是其他耗氫催化劑所缺乏的特性。

為了評估Huc將氫轉化為電能的能力，研究團隊使用了一種稱為「電化學」（electrochemistry）的技術，證明Huc能把氫直接轉化為電能，為電路供電。

研究人員指出，空氣中的氫氣可提供的能量很少，但或許足以為生物辨識監視器或簡單的運算設備供電。若提供更多氫氣，Huc就能產生更多的電力，並為更大的設備提供動力。

氫化酶發電的研究尚處於早期階段，仍需克服一些技術挑戰，才能發揮Huc的潛力。目前，實驗室可製造的Huc產量相當稀少，每次只能生產數毫克，研究團隊希望能大幅提升產量，擴大到每次可生產數公克，甚至是數公斤。

報告指出，Huc有如天然的電池，能利用空氣中或人為添加的氫，持續產生電流，是開發小型、永續的空氣動力設備的關鍵。純化的Huc可以長期穩定儲存，即使環境溫度出現變化，仍可穩定供電，加上有Huc的細菌無處不在，意味著未來一旦能生產出足夠數量的Huc，就可以穩定地從空氣中獲得清潔能源。