Здесь рождаются новости.
Выберите свое главное меню из меню wp

Ученые адаптировали природную мембрану для создания водородного топлива из воды

Химическая реакция, имеющая ключевое значение для биологии растений, была адаптирована для формирования основы нового процесса, который превращает воду в водородное топливо, используя энергию Солнца.

В недавнем исследовании, проведенном в Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE), ученые смогли объединить два мембраносвязанных белковых комплекса для полного превращения молекул воды в водород и кислород.

Эта работа основана на более раннем исследовании, в котором рассматривался один из этих белковых комплексов, называемый Фотосистемой I – мембранный белок, который может использовать энергию света для подачи электронов к неорганическому катализатору, вырабатывающему кислород. Однако это только часть реакции, представляющей собой лишь половину всего процесса, необходимого для генерации водорода.

Используя второй белковой комплекс, который называется Фотосистемой II, а также использует энергию света для расщепления воды и извлечения из нее электронов, аргоннский химик Лиза Утшиг и ее коллеги смогли получить электроны из воды и отправить их в Фотосистему I.

«Главное преимущество этого процесса заключается в его простоте – вы можете самостоятельно собрать катализатор с натуральной мембраной, чтобы создать нужную для себя химическую реакцию», – добавила специалист.

В более раннем эксперименте исследователи предоставляли Фотосистеме I электроны от жертвенного донора электронов. «Хитрость заключалась в том, чтобы отправить два электрона к катализатору в быстрой последовательности», – отметила Утшиг.

Два белковых комплекса встроены в тилакоидные мембраны, подобные тем, которые находятся внутри хлоропластов, создающих кислород, у высших растений. «Мембрана, которую мы взяли непосредственно из природы, очень важна для сопряжения двух фотосистем. Он одновременно структурно поддерживает их обоих и обеспечивает прямой путь межбелкового переноса электронов, но при этом не препятствует связыванию катализатора с Фотосистемой I», – заявила химик.

По словам Утшиг, Z-схема – это техническое название светопроводящей транспортной цепочки электронов естественного фотосинтеза, находящейся в тилакоидной мембране – и синтетический катализатор имеют довольно элегантное соединение. «Прелесть этого дизайна в его простоте – вы можете самостоятельно собрать катализатор с естественной мембраной, чтобы выполнить химический процесс, который вам необходим», – отметила ученый.

Еще одно улучшение заключается в замене дорогого платинового катализатора, который использовался в более раннем исследовании, новыми «бюджетными» кобальтовыми или никельсодержащими катализаторами. Они позволят значительно снизить потенциальные затраты на реализацию данной технологии.

Согласно заявлению Утшиг их следующий шаг в исследовании связан с включением мембраносвязанной Z-схемы в живую систему. «Как только у нас будет система in vivo – та, в которой процесс происходит в естественных условиях – мы сможем начать думать о промышленном производстве водорода таким способом», – добавила специалист.

Не упусти уникальный шанс Будь в курсе действительно важных новостей!

Новости по теме:

  1. Ежегодно Антарктида теряет в шесть раз больше льда, чем 40 лет назад
  2. Ученые объяснили, почему возмущения обычно не приводят к революции
  3. Исследователи нашли связь между колитом и раком толстой кишки
  4. Ученые обнаружили в генах гиеновидной собаки следы ДНК вымершего вида волков