Использование природных процессов для производства водорода

Водород имеет огромный потенциал как экологически чистое топливо, но производить его достаточно дорого. Исследователи из Принстонского Университета (Princeton University) и Университета Рутгерс (Rutgers University) приблизились к использованию природных процессов для производства водорода.

Ученые из группы, возглавляемой профессором химии Принстонского университета Annabella Selloni, были вдохновлены бактерией, которая производит водород из воды, используя энзимы под названием ди-железные гидрогеназы. Команда использует компьютерные модели для выяснения способа внедрения свойств этих энзимов в практический синтетический катализатор, который люди могли бы использовать для производства водорода из воды.

В ее последней статье, Selloni и соавторы предлагают решение проблемы, которая преследует область исследования: до сих пор спроектированные катализаторы, были восприимчивы к разрушению присутствующим в реакции кислородом. Внося изменения в катализатор с целью улучшения структуры его стабильности в воде, исследователи обнаружили, что также создали катализатор, который устойчив в присутствии кислорода без уменьшения эффективности процессов генерирования водорода. Что более интересно, их искусственный катализатор может быть синтезирован из такого дешевого и изобильного компонента как железо, что значит, что катализатор может быть рентабельным решением на пути в производстве водородного топлива.

«Некоторые бактериальные энзимы, дижелезные гидрогеназы, имеют достаточное число оборачиваемости для генерирования водорода. Их активная сторона состоит из распространенных элементов, и имеют структуру, являющуюся привлекательной начальной точкой для дизайна практического катализатора для электрокатализа или солнечного фотокатализа водорода из воды. В предыдущей работе, наша группа опубликовала смоделированный дизайн комплекса катализатора достаточно эффективного и стабильного во время всего производственного цикла. Однако дижелезная гидрогеназа, по неизученным причинам, высокочувствительна к окружающему кислороду. Критический вопрос для практического применения дижелезной гидрогеназы, является ли этот каталитический комплекс толерантным к окружающему кислороду. Мы доложили о демонстрации «ab initio», показывающей, что комплекс действительно устойчив к кислородной среде в течение времени, достаточного для практического применения. Этот многообещающий катализатор для производства водорода, состоит из распространенного химического элемента и с диффузионно-ограниченным уровнем в подкисленной воде, он настолько же эффективен, насколько кислородоустойчив», заявляет Annabella Selloni.

Selloni и ее команда проводили свое исследование «in silico», что значит, используя компьютерное моделирование. Цель экспериментов – узнать достаточно о процессах работы этих энзимов, чтобы однажды создать рабочую версию катализатора, который сможет производить значительные количества недорогого водорода для использования в транспортных средствах и производства электричества.

Команда включает: Patrick Hoi-Land Sit – научного сотрудника в области химии в Принстоне; Roberto Car –– профессора химии; Morrel H. Cohen – Главного Химика в Принстоне и Члена Высшего Факультета в Университете Рутгерс.

Источник: Princeton Journal Watch

• < Как превратить электричество в биотопливо?
• Солнечная энергия 24 часа в сутки >

Комментарии: