2020年4月13日/Bio Valley-在一项新的研究中，法国几个研究机构的研究人员对一种常见的酶进行了基因改造，使其能够有效地打破将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET单体)的构件连接在一起的化学键。相关研究成果于2020年4月8日在期刊网上发表，论文题目为“”。在这篇论文中，他们介绍了他们是如何开发这种酶的，以及它是如何在实验工厂中工作的。

图片来自，2020，-020-2149-4。

PET是一种极其常见的塑料，用于从汽水瓶到塑料袋的产品中。也是大量垃圾的来源。尽管消费者努力回收这些材料，但回收者将它们降解为聚酯单体进行再利用的能力有限。到目前为止，破坏连接PET单体的化学键的工艺效率非常低，只有30%的PET材料被回收利用。在这项新的研究中，这些研究人员对一种已知的分解塑料的酶进行了基因改造，以提高其效率。

顾名思义，叶枝堆肥中的叶酶是一种在自然界中发现的酶，它可以打破将叶子连接在一起的化学键，使它们易于消化。以前的研究表明，它可以用PET做同样的事情，但是效率很低。这些研究人员首先仔细研究了这种酶，特别是寻找用于结合将聚酯单体连接在一起的化学键的关键氨基酸。然后，他们构建了数百种不同氨基酸特征的突变酶。

接下来，这些研究人员测试了这些突变酶的塑料降解能力。经过一些努力，他们能够找到并分离出一种效果最好的突变酶——他们发现这种突变酶在切断聚酯化学键方面的效率是天然酶的两倍。随后，他们批量生产这种突变酶，并将其放入反应器中进行测试。他们发现，他们产生的突变酶，10个小时就能分解200克PET，效率高达90%。然后他们用这种突变酶产生的分解物质制作新的PET，发现它的强度和回收PET一样高。他们计划建造一个更大的反应堆来证明这个过程在经济上是可行的。(生物谷)

参考文献：

1 . v . Tournier metal

anegineeredpetdecompressatobreakdownlandycleplasticbottles。Nature，2020，doi :10.1038/s 141586-020-2149-4。

2.engineeredenzymaltobreakdownetingtenhours

https://phys.org/news/2020-04-enzyme-pet-ten-hours.html

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化学电源技术 化学电源第二版

新型化学电源的研究进展

文摘：概述了化学电源的历史和现状，总结了化学电源的发展基础，介绍了化学电源的特点和分类，总结了化学电源的发展热点，展望了化学电源的美好前景。关键词：化学电源；发展史；绿色化学电源；随着信息技术的发展和通信技术产品的快速发展，高能化学电源已经成为电子产品的动力。电子技术和移动通信的进步推动了电池行业和技术的快速发展，镍金属氢化物电池、锂电池等新型电池系列不断商业化。电动汽车的发展推动了锌空气、锌镍、燃料等系列的突破性进展[1]。随着科技的不断进步，新的电池系列越来越多。因此，化学电源是一门古老而又年轻的科学。1.化学电源的历史化学电源，又称电池，是一种能将化学能直接转化为电能的装置。它消耗一定的化学物质，通过化学反应输出电能。最常见的电池是化学电源。它已广泛应用于国民经济、科技、军事和日常生活中。世界上第一个电池是意大利人在1800年发明的。这种电池由铜片和锌片重叠而成，铜片和锌片由浸透盐水的呢子隔开。电池的发展史是从1836年丹尼尔电池的诞生到1859年铅酸电池的发明，再到1883年氧化银电池的发明，1888年电池的商业化，1899年镍镉电池的发明，1901年镍铁电池的发明。进入20世纪后，电池的理论和技术一度停滞不前。然而，第二次世界大战后，电池技术进入了快速发展时期。首先，为了满足重型应用的需要，碱性锌锰电池得到了发展，1951年实现了镉镍电池的密封。1958年，有机电解液被提出作为一次锂电池的电解液，20世纪70年代初开始用于军用和民用。然后基于环保考虑，研究重点转移到了电池上。镍镉电池在20世纪初商业化后，于20世纪80年代迅速发展。随着环保意识的增强，铅、镉等有毒金属的使用越来越受到限制，因此有必要寻找新的可充电电池来代替传统的铅酸电池和镍镉电池。锂离子电池自然成为强有力的候选之一。锂离子电池是在1990年左右发明的。1991年，锂离子电池商业化。聚合物锂离子电池于1995年发明，1999年商业化。在现代社会，电池在20世纪40年代已经从手电筒、收音机、汽车和摩托车的启动电源中被用于40-50个目的。从电子表、CD机、手机、MP4、MP5、相机、摄像机、各种遥控器、剃须刀、手枪电钻、儿童玩具等。它们从医院、酒店、超市和电话交换机的应急电源，到军用电池，如电动工具、拖船、拖车、叉车、轮椅、高尔夫跑车、电动自行车、电动汽车、风力发电站电池、导弹、潜艇和鱼雷。还有可以满足各种特殊要求的特殊电池。电池已经成为人类社会不可或缺的便捷能源。2.化学电源的特点是能量转换效率高。如果将化学电源与人类广泛使用的获取电能的——热发电相比，其功率和规模远小于后者；但从能量转换效率来说，比火力发电要高很多。理论上可以达到100%。由于火力发电属于间接发电，能量转换环节较多，由于受热接收器卡诺循环的限制，效率很低，大约有60 ~ 70%的热量被浪费掉。化学电源是一种直接发电装置。以燃料电池为例，其实际效率在60%以上，考虑到能源的综合利用，其实际效率高于80%。污染相对较小的化学电源对环境的污染较小

石油、煤炭、天然气燃烧时，会排放大量的SO2和气溶胶粒子。面对严重的空气污染，人类呼吁“保护大气就是珍惜生命”。为此，世界各国都在积极开发电动汽车，以满足环保的要求，现在也有一些原型车投入运营。易于使用的化学电源还具有便携性和使用方便的特点。可以做成适合不同工作需要的多性能装置，为一些特殊用途的设备提供电能，这是其他供电方式无法比拟的。3.电池发展的基础电池是随着社会的需要而出现的。虽然电池随着科技的进步发展了两个世纪，但在20世纪的前几十年，电池理论和技术仍然处于停滞状态，直到20世纪50年代，家庭电气化，尤其是晶体管收音机的出现，才导致了干电池的发展。60年代半导体的普及推动了纸板电池的发展。70年代LED、LCD、电脑的出现，推动了电池的小型化。20世纪90年代，随着手机的出现，出现了高能量密度的锂离子电池和商业化的电池。同样，随着航空航天的需要，以前设想的燃料电池已经投入实际使用。电池的进步很大程度上取决于材料的进步。碱锰电池的兴起得益于电解二氧化锰，确实是为了电池的需要而引起的。然而，随着电池的兴起，吸氢材料的研究并没有因为电池的需要而开始。锂离子电池的发展依赖于碳的研究，导电高分子材料的研究可能会改变固体电解质电池的面貌[3]。对电池的需求受电池电器销量的影响。随着90年代4C行业的普及，日常生活对电池的需求已经到了不可分割的地步。据报道，世界人口年平均电池消耗量已达6~8个，而发达国家年平均消耗量超过20个。因此，电池的发展必须赶上电器的发展。形状为方形或圆形，厚度为薄或厚，功率密度和能量密度可高可低，体积可大可小，质量可轻可重，用途可军用或民用，温度可适高可低，冲击力可大可小。简而言之，20世纪的标准化很可能走向非标准化。4.化学电源的分类根据电池所用活性物质的特性，活性物质只能使用一次，称为原电池或一次电池。电池放电时，活性物质不断被消耗，直至电池反应无法继续进行，电池停止工作。如锌锰电池、锌氧电池

化汞电池、锌一空气电池、锉一卤化物电池‘锉一碘电池等　　活性物质可反复多次使用的,称为二次电池或蓄电池。这种电池在放电后,可通过充电,使活性物质恢复原来状态,以便再次放电。如铅一酸蓄电池、镍福蓄电池、镍氢蓄电池、铁一镍蓄电池、锌一银蓄电池等　　电池在工作时,需连续不断从外部加入活性物质的,称为燃料电池。它象一个发电机,一面不断加入燃料,一面不停发电如氢氧燃料电池、麟燃料电池、甲醉空气燃料电池等。　　电池在贮存时,活性物质不与电解质直接接触,或者电解质不导电,不发生电池反应,电池不工作,电池在使用时,只有临时加入电解液,或用某种方法使电解液导电称为激活,如采用热方法使电解质熔融导电的称为热激活,发生电池反应,电池才开始工作,这种电池称为储备电池,如钙铬酸钙电池、铝化锉二硫化铁电池、钙五氧化二钒电池、镁二氧化钨电池等。　　按电解液分类　　有酸性电池如铅酸电池等和碱性电池如碱性银电池、镍锅电池、镍氢电池等。　　按活性物质分类　　有锰干电池、水银电池、氧化银电池、铅电池、镍树电池、镍氢电池、锌镍电池、铁镍电池、锌银电池、理电池、锉离子电池等。　　按结构形式分类　　有圆柱形电池、方形电池、袋式电池、钮扣电池、密封电池、开口电池等。　　按应用领域分类　　有军用电池、民用电池、航空电池、空间电池、机车电池、汽车电池等。　　按使用功能分类　　有普通电池、安全电池、智能电池等。　　按环境保护要求分类　　有一般电池均有环境污染,如水银电池、锰干电池、镍锅电池等和绿色电池均无环境污染,如镍一氢电他和理电池等　　5.化学电源的发展热点　　随着以信息、通讯、视听为主导的电子产品设备的便携化、无绳化、多功能化，以及对电池提出的电流大、重量轻、体积小、无污染、使用寿命长等要求，各国都在致力发展新一代电池。其发展热点有以下一些方面：　　一次电池朝高容量、无水银、碱性化方向发展，锰干电池渐趋萎缩，碱锰电池比例逐渐增大。日本干电池碱性化率从1990年的24%增长到1996年的50%。　　二次电池中，镍氢和锂离子电池将逐渐挤占镍镉电池原有的市场份额，从而打破镍镉电池一统天下的格局。1992年，索尼公司率先解决锂金属电镀安全问题，开始批量生产锂离子电池。可以预见，在不久的将来，锂离子电池将会找到大幅度降低成本的措施，届时，镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池将形成三足鼎立的大好局面。　　新一代智能电池成为电池产业当前研究发展的方向。智能电池最重要的特征是通过与充电器或与使用电池设备的接口获得电池运行的信息，使用户能合理地管理充电和用电时间。为此，必须在电池或电池组内安装特种功能的IC，或者通过充电器、使用电他的设备来实现这种智能。　　6.电源发展的方向　　未来小型电池的前景十分乐观　　据有关统计XX年美国人均年耗电池21只,日本人均16只,欧洲为11只,我国仅为6只,而美洲3只不到。随着科技日益发展,对生活水平提高,将有多种形式的电器开拓而进入千家万户,这将促进小型电池的大量发展,人均将增加0.5～4只不等,即需增产电池数十亿只,电池前景十分乐观。　　化学电源的发展综述　　摘要：本文综述了化学电源的发展历史及现状，概括了化学电源的发展基础，介绍了化学电源的特点、分类，总结电源发展热点，展望了化学电源应用的美好前景。　　关键词：化学电源；发展历史；绿色化学电源；展望　　随着信息技术的发展，通讯技术产品开发的日新月异，高能化学电源成为电子产品的原动力。电子技术、移动通讯事业的进步推动了电池产业和技术的高速发展，金属氢化物镍电池、锂电池等新型蓄电池系列不断商品化。电动车的发展促进了锌空气、锌镍、燃料等系列取得突破性进展【1】。随着科学技术的不断进步，新的电池系列越来越多。因而，化学电源是一门古老而又年轻的科学【2】。　　1.化学电源的发展历史化学电源又称电池，是一种能将化学能直接转变成电能的装置，它通过化学反应，消耗某种化学物质，输出电能。常见的电池大多是化学电源。它在国民经济、科学技术、军事和日常生活方面均获得广泛应用。　　世界上第一个电池是在1800年由意大利人发明的。这个电池由铜片和锌片交叠而成，中间隔以浸透盐水的毛呢。电池的发展史由1836年丹尼尔电池的诞生到1859年铅酸电池的发明，至1883年发明了氧化银电池，1888年实现了电池的商品化，1899年发明了镍-镉电池，1901年发明了镍-铁电池，进入20世纪后，电池理论和技术处于一度停滞时期。但在第二次世界大战之后，电池技术又进入快速发展时期。首先是为了适应重负荷用途的需要，发展了碱性锌锰电池，1951年实现了镍-镉电池的密封化。1958年提出了采用有机电解液作为锂一次电池的电解质，20世纪70年代初期便实现了军用和民用。随后基于环保考虑，研究重点转向蓄电池。镍-镉电池在20世纪初实现商品化以后，在20世纪80年代得到迅速发展。　　随着人们环保意识的日益增加，铅、镉等有毒金属的使用日益受到限制，因　　此需要寻找新的可代替传统铅酸电池和镍-镉电池的可充电电池。锂离子电池自然成为有力的候选者之一。1990年前后发明了锂离子电池。1991年锂离子电池实现商品化。1995年发明了聚合物锂离子电池，1999年开始商品化。现代社会电池的使用范围已经由40年代的手电筒、收音机、汽车、和摩托车的启动电源发展到现在的40-50种用途。小到从电子表手表、CD唱机、移动电话、MP4、MP5、照相机、摄影机、各种遥控器、剔须刀、手枪钻、儿童玩具等。大到从医院、宾馆、超市、电话交换机等场合的应急电源，电动工具、拖船、拖车、铲车、轮椅车、高尔夫球运动车、电动自行车、电动汽车、风力发电站用电池、导弹、潜艇和鱼雷等军用电池。还有可以满足各种特殊要求的专用电池等。电池已经成为人类社会必不可少的便捷能源。　　2.化学电源的特点　　能量转换效率高　　如果把化学电源与当今人类普遍利用获取电能的手段——火力发电相比较，其功率和规模确实远不及后者；然而就其能量转换效率而言，远远高于火力发电。从理论上讲可以达到100%。因为火力发电属于间接发电，能量转换环节多，受热机卡诺循环的限制，效率很低，约有60～70%的热量白白浪费。而化学电源是直接发电装置，以燃料电池为例，实际效率在60%以上，在考虑能量综合利用时其实际效率高于80%。　　污染相对较少　　化学电源与通过直接燃烧石油、天然气、煤气获取能量方式相比，产生的环境污染少，这是它的又一特点。我们知道，随着工业生产的发展，能源的不合理使用，已经并且正在继续不断地加重着环境污染。石油、煤炭、天然气燃烧时会排出大量的SO2和气溶胶微粒。　　面对着严重大气污染，人类发出“保护大气就是爱惜生命”的呼吁。为此世界各国正在积极研制电动汽车，以达到环保要求，现已有部分样车在运行。　　便于使用　　化学电源的特点还在于具有可携带性、使用方便。可以做成适合不同工作需要的多种性能的装置，从而为一些用于特殊目的的设备提供电能，这是其它供电方式无法比拟的。　　3.电池发展基础　　电池随社会的需求而出现，随着科技的进步而发展　　电池虽然经历了两个世纪，然而在20世纪前几十年，电池理论和技术还处于停滞时期，直到上世纪50年代，家庭电器化特别是半导体收音机的出现才带动了干电池的发展。60年代半导体的普及，促进了纸板电池的发展。70年代LED、LCD和计算机的出现，促进了电池的微型化。90年代随着移动电话的出现出现了高能量密度锂离子电池以及电池的商业化。同样，电池随着航天航空的要求使以往设想的燃料电池达到实用化。　　电池的进步很大程度上取决于材料的进展　　碱锰电池的兴起，得益于电解二氧化锰，这的确是为了电池的需求引起的。但MH/Ni电池的兴起，吸氢材料的研究开始并非为了电池的需要。锂离子电池的开发有赖于碳素的研究，而导电聚合物材料的研究有可能改变固态电解质电池的面貌[3]。　　电池的需用量是受电池器具的销售量所左右　　90年代的4C工业的普及，日常生活对电池的需求已到了须臾不可分离的地步。据报道，世界人口年均电池消耗量已到6~8只，而发达国家的年人均消费量超过20只。因此电池的发展必须赶上电器用具的发展。形状或方或圆，厚度或薄或厚，功率密度与能量密度或高或低，体积或大或小，质量或轻或重，用途可军可民，温度适应或高或低，承受冲击力可大可小，总之在20世纪的标准化有可能向非标准化迈进。　　4.化学电源的分类　　按活性物质在电池中使用的特点分类　　活性物质只能使用一次的,称为一次电池或原电池。这种电池在放电时,活性物质不断消耗,直到电池反应不能再进行,电池停止工作为止。如锌一二氧化锰电池、锌一氧化汞电池、锌一空气电池、锉一卤化物电池‘锉一碘电池等活性物质可反复多次使用的,称为二次电池或蓄电池。这种电池在放电后,可通过充电,使活性物质恢复原来状态,以便再次放电。如铅一酸蓄电池、镍福蓄电池、镍氢蓄电池、铁一镍蓄电池、锌一银蓄电池等　　电池在工作时,需连续不断从外部加入活性物质的,称为燃料电池。它象一个发电机,一面不断加入燃料,一面不停发电如氢氧燃料电池、麟燃料电池、甲醉空气燃料电池等。　　电池在贮存时,活性物质不与电解质直接接触,或者电解质不导电,不发生电池反应,电池不工作,电池在使用时,只有临时加入电解液,或用某种方法使电解液导电称为激活,如采用热方法使电解质熔融导电的称为热激活,发生电池反应,电池才开始工作,这种电池称为储备电池,如钙铬酸钙电池、铝化锉二硫化铁电池、钙五氧化二钒电池、镁二氧化钨电池等。　　按电解液分类　　有酸性电池如铅酸电池等和碱性电池如碱性银电池、镍锅电池、镍氢电池等。　　按活性物质分类　　有锰干电池、水银电池、氧化银电池、铅电池、镍树电池、镍氢电池、锌镍电池、铁镍电池、锌银电池、理电池、锉离子电池等。　　按结构形式分类　　有圆柱形电池、方形电池、袋式电池、钮扣电池、密封电池、开口电池等。　　按应用领域分类　　有军用电池、民用电池、航空电池、空间电池、机车电池、汽车电池等。　　按使用功能分类　　有普通电池、安全电池、智能电池等。　　按环境保护要求分类　　有一般电池均有环境污染,如水银电池、锰干电池、镍锅电池等和绿色电池均无环境污染,如镍一氢电他和理电池等　　5.化学电源的发展热点　　随着以信息、通讯、视听为主导的电子产品设备的便携化、无绳化、多功能化，以及对电池提出的电流大、重量轻、体积小、无污染、使用寿命长等要求，各国都在致力发展新一代电池。其发展热点有以下一些方面：　　一次电池朝高容量、无水银、碱性化方向发展，锰干电池渐趋萎缩，碱锰电池比例逐渐增大。日本干电池碱性化率从1990年的24%增长到1996年的50%。　　二次电池中，镍氢和锂离子电池将逐渐挤占镍镉电池原有的市场份额，从而打破镍镉电池一统天下的格局。1992年，索尼公司率先解决锂金属电镀安全问题，开始批量生产锂离子电池。可以预见，在不久的将来，锂离子电池将会找到大幅度降低成本的措施，届时，镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池将形成三足鼎立的大好局面。　　新一代智能电池成为电池产业当前研究发展的方向。智能电池最重要的特征是通过与充电器或与使用电池设备的接口获得电池运行的信息，使用户能合理地管理充电和用电时间。为此，必须在电池或电池组内安装特种功能的IC，或者通过充电器、使用电他的设备来实现这种智能。　　6.电源发展的方向　　未来小型电池的前景十分乐观　　据有关统计XX年美国人

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