Теперь исследователи из Университета Кюсю разработали единственный катализатор, способный действовать как топливный элемент, который потребляет водород для выделения энергии, и как фотосинтетическую систему, способную производить кислород с использованием солнечной энергии. Группа недавно сообщила о своих выводах в ChemCatChem.«Раньше люди пытались искусственно воспроизвести поведение гидрогеназы и фотосистемы II, — говорит автор-корреспондент, профессор Сэйдзи Ого, факультет инженерии / Международный институт углеродно-нейтральных исследований энергии (WPI-I2CNER), Университет Кюсю, — но наша задача — первое исследование по объединению этих двух очень специфических биологических функций в единую каталитическую систему, которая может выполнять обе функции ».Гидрогеназа — это фермент, присутствующий в организмах, который действует как природный топливный элемент, потребляя водород для получения энергии.
Фотосистема II позволяет растениям превращать воду в кислород под воздействием солнечного света. Оба эти процесса включают окисление, при котором молекулы водорода или воды отдают часть своих электронов.
Исследователи синтезировали катализатор, содержащий металлический иридий, который способен принимать и выделять некоторое количество электронов. Они показали, что в топливном элементе их катализатор вырабатывает электроэнергию, принимая электроны из водорода.
При замене материалов носителя катализатор может генерировать энергию от солнечного света через цикл, включающий окисление воды.Исследователям удалось выделить химическое вещество и использовать дифракцию рентгеновских лучей, чтобы впервые по-новому взглянуть на его структуру и поведение в качестве катализатора.
Автор-корреспондент профессор Сейджи Ого говорит: «Выходная мощность нашей системы все еще довольно низкая для любых практических применений, но эта работа представляет собой уникальную демонстрацию двух различных видов процессов генерации энергии с помощью одного катализатора. Мы надеемся, что эти результаты покажут, что химики еще есть чему поучиться у природных процессов ".