你可能喜欢碳水化合物，但可能不像 Percival Zhang 那样。张，弗吉尼亚理工学院的化学工程师，领导着一个致力于将碳水化合物转化为电力的实验室。该实验室的发明包括概念验证，表明碳水化合物能够为从手机到汽车的一切设备供电。
“在我看来，我认为碳水化合物是一些最好的化学储能化合物，”他说。“大自然已经选择了它。”他的意思是，包括人类在内的生物，在需要能量呼吸、进食以及进行一切生命活动时，都会分解碳水化合物分子。另一方面，人类的大多数发明都依赖于分解称为碳氢化合物的分子所产生的能量，这些碳氢化合物存在于煤炭、天然气和原油中。
就在上周，张和他的同事们推出了一款原型电池，该电池使用麦芽糊精（一种常用于加工食品的碳水化合物）作为产生电力的电子源。其他实验室也曾制造过基于碳水化合物的电池，但张的实验室模型能提取大量的电子，从而使电池寿命更长。这款电池距离上市还有几年时间，但如果这项技术未来能够实现，其制造者希望它能成为智能手机和其他小型设备电池的环保替代品。
请继续阅读，了解更多关于这款电池和其他电池的工作原理，并一窥碳水化合物驱动的未来。请注意：张倾向于将所有碳水化合物称为“糖”，它们确实是糖，但他不一定是指你放在茶里的那种。
《大众科学》：请介绍一下你制作的这款糖基电池。
Y. H. Percival Zhang：基本想法是，我们想使用糖，因为糖是最可再生的碳化合物。
所以糖非常好，但我们能否提取它的所有能量并将其转化为电能？我们设计了一个特殊的酶途径，所以这是第一次，我们可以每克葡萄糖分子提取 24 个电子用于转化为电能。然后我们可以用这些电能为便携式设备供电。
《大众科学》：您还研究过使用碳水化合物制造电动汽车的燃料电池以及可以用于内燃机的生物燃料。这一切都可以用酶来完成吗？
YZ：是的，大多数时候，我们在研究中使用酶。我们使用酶来模仿微生物的能量产生反应，但是当你只使用酶时，你将许多酶组合在一个自然界不存在的途径中，而你可以做得比微生物好得多。我们进行许多微生物无法进行的反应。
例如，就像在这个糖电池案例中，我们使用酶来提取所有能量。如果你试图使用微生物，微生物会自己繁殖并浪费大量能量。它不会像我们现在这样产生那么多电力。
《大众科学》：你们使用的是自然界存在的酶，还是用合成生物学自己设计？
**YZ：**目前，我们使用来自天然生物的酶。下一步，我们将对酶进行工程改造。那将效果更好。
《大众科学》：如果我们拥有将碳水化合物转化为电能，反之亦然的技术，我们还能做什么？
**YZ：**太阳能和风能的主要问题是如何储存。所以我们的想法是，在有大量电力的时期，我们可以尝试产生糖，因为糖是一种化学化合物。你可以长期储存糖。当你需要电力时，你可以通过糖电池将糖转化为电力。
有许多竞争性的想法来储存太阳能和风能。在我看来，我认为碳水化合物是一些最好的化学储能化合物，因为大自然已经选择了它。
《大众科学》：在你制作的这三样东西——小型设备电池、电动汽车用氢燃料电池和生物燃料——你认为哪一个会先上市？
YZ：我认为糖电池会先上市。原因是糖电池是高端产品。你可以高价出售糖电池。想想你手表电池的价格。它的价格比 AA 电池高出 100 倍。但你买它的频率不高，所以你不在乎。
氢燃料电池汽车需要很长时间，因为你将与现有汽车系统竞争。客户会关心价格。但革命就在于此。
《大众科学》：你打算如何确保世界有足够的碳水化合物来喂养所有这些电池和汽车？碳水化合物来自植物，植物需要土地和水。人们会不会过度消耗这些资源？
**YZ：**我们需要考虑如何以非自然的方式生产更多碳水化合物：人工光合作用。
这个想法是我们将在生物反应器中完成所有事情。没有植物。没有土地。我们使用有限的水和二氧化碳。
我们仍在完成这个概念验证的过程中。我们设计了一个酶途径，但我们需要看看它是否有效。
