一.氢能概述

　


煤炭石油等矿物燃料的广泛使用，已对全球环境造成严重污染，甚至对人类自身的生存造成威胁。同时矿物燃料的存量，是一个有限量，也会随着过度开采而枯竭。 因此，寻找新的能源，是大势所趋。 氢能是理想的清洁能源之一，已广泛引起人们的重视。许多科学家认为，氢能在二十一世纪能源舞台上将成为一种举足轻重的能源。新能源，也是新世纪支柱产业之一。

　


氢能，是指氢与氧反应放出的能量，通俗地讲，就是氢气在氧气中燃烧。“氢气能燃烧，氧气能助燃”。作为能源，氢能有以下主要特点：（l）能量高。除核燃料外，氢的发热值是目前所有燃料中最高的，是汽油的3倍。氢的高能，使氢成为推进航天器的重要燃料之一。（2）氢本身无毒，燃烧产物是水，无污染，且能循环使用。（3）氢燃烧性能好，点燃快。（4）利用形式多，可以以气态、液态或固态金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。

　


然而，在实际应用中，氢能的常规状态为气态，制氢储氢输氢等环节又存在若干问题，这些问题又是制约氢能推广利用重要障碍。 经过研究发现，生物在漫长的进化中，形成了一整套的完美的氢能机制，仿生借鉴，对解决这些问题应有意义。

　

二.生物氢能

　

以人而言，常规的能源物质，如糖类脂类蛋白质等，这些能源物质，说到底，还是氢能。或者说，只有转化为氢能，才能被生命利用。——这个角度观点，长期以来未被挖掘甚至熟视无睹。

　

糖类供应的能量，约占总能量的70%，是生命活动的主要能源，现以糖类为例说明。

　

葡萄糖分子经过一系列复杂的生化反应，最后分解为二氧化碳和水，放出能量。其过程可主要概括为三个步骤。第一，糖酵解。葡萄糖脱氢成为丙酮酸，脱下的氢被NAD携带，成为NADH2，共脱4个氢原子，生成2分子能量物质ATP；第二，三羧酸循环。丙酮酸彻底脱氢成为CO2,脱下的氢和NAD和FAD结合在一起，本阶段也生成2分子ATP。第三，氧化磷酸化。前两阶段脱下的氢，经过一系列的氧化反应，最终与氧结合生成水,大量能量在此阶段放出，生成34分子ATP。

　

由此看来，糖类的能量，归根到底还是葡萄糖逐步脱氢之后的氢能。

　

追述生命氢能的来源，最初还是来自绿色植物的光合作用。绿色植物通过叶绿体，利用光能，合成有机物。具体地说，叶绿素在光下把水光解为氧气和氢，氧气挥发到了空中，氢则留了下来，先和NADP结合在一起，再通过复杂的反应过程，结合到CO2之中，形成葡萄糖。植物生命活动对能量的利用，也是葡萄糖逐步脱氢之后的氢能，与人的相同，不再赘述。

总结整个生命活动而言，制氢是通过光合作用，储氢输氢是通过NAD、FAD和NADP，葡萄糖是稳定的储氢体。氧是最后的氢受体，即氢和氧反应生成水，放出能量。当然，氢的最终供体还是水。

生物氢能，长期没有得到重视，人们甚至还不知道生命氢能这一说。尽管人们对能量代谢已非常清楚，但归纳到氢的角度及氢在这过程细节的意义作用如何评价，还没开始。 由上述分析不难看出，生命活动中的氢能，和一般意义上的氢能，并无两样。都是氢和氧反应生成水并放出能量。实质是一样的。

有意思的是，生命氢能和一般氢能在制氢用氢上，表现出惊人的一致。生物制氢过程即光合作用，类似于电解水制氢，即水分解成为氧气和氢，电解水得到的是氢气分子氢，光合作用得到的是原子氢；用氢过程都是氢氧反应，即氢和氧反应生成水，放出能量。一般氢能是剧烈氧化即燃烧，能量迅速放出。生命氢能通过呼吸作用，是体内的缓慢氧化，能量逐步放出。

三.结语

氢能，确实是完美的能源形式。氢能利用，不管是一般氢能还是生命氢能，都是刚刚起步。互相仿生借鉴，可能会使两个领域共同进步，使氢能这一完美的能源物质，早日造福人类。