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.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Вам может понравиться

Птеродактили учились летать на протяжении всего своего существования

Птеродактили и другие родственные им крылатые рептилии, которые жили вместе с динозаврами,… Яндекс НовостиПульс Мэйл Мы в Telegram

В США создали робота с ногами-колесами

Трансформеры длительное время оставались только персонажами фантастических романов и блокбастеров. Но сейчас… Яндекс НовостиПульс Мэйл Мы в Telegram

Японский робототехнический стартап создал защитную маску-переводчик

Как сообщает китайское издание SCMP, японская компания Donut Robotics собирается пополнить ассортимент… Яндекс НовостиПульс Мэйл Мы в Telegram
Погода в России: