В Японии создан катализатор, действующий и как топливный элемент, и как система фотосинтеза

ГЛАВНАЯ / Новости технологий

Москва, 07.10.2022, 09:25:15, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Природа довольно хорошо работает при выполнении определенных видов химических процессов. Например, вода непрерывно трансформируется в ее составляющие — кислород, протоны и электроны и обратно как способ хранения и использования энергии растениями и животными. Технологии, основанные на естественных химических путях, могут помочь удовлетворить растущие потребности человечества в энергии. Специализированные ферменты, присутствующие в клетках растений и животных для определенных химических реакций, побудили химиков попробовать и воспроизвести естественные процессы в искусственных солнечных батареях и топливных элементах.

В настоящее время исследователи из Университета Кюсю (Япония), разработали единый катализатор, способный действовать как топливный элемент, который потребляет водород для высвобождения энергии, и систему фотосинтеза, способную производить кислород, используя солнечную энергию. Недавно группа сообщила о своих результатах в ChemCatChem.

«Люди ранее пытались искусственно воспроизвести поведение гидрогеназы и фотосистемы II», — говорит профессор Сейджи Ого из Университета Кюсю. «Но наше первое исследование объединило эти две очень специфические биологические функции в единую каталитическую систему, которая может и то и другое».

Гидрогеназа представляет собой фермент, присутствующий в организмах, которые действуют как природный топливный элемент, потребляя водород для получения энергии. Фотосистема II позволяет растениям превращать воду в кислород под солнечным светом. Оба эти процесса связаны с окислениями, когда молекулы водорода или воды «отказываются» от некоторых из своих электронов.

Исследователи синтезировали катализатор, содержащий металлический иридий, который способен принимать и выпускать несколько электронов. Они показали, что в топливном элементе их катализатор генерирует электрическую энергию, принимая электроны из водорода. Изменение вспомогательных материалов в катализаторе может генерировать энергию от солнечного света через цикл, включающий окисление воды.

Исследователям удалось выделить химическое вещество и использовать рентгеновскую дифракцию, чтобы впервые получить новое представление о его структуре и поведении.

По словам профессора Сейджи Ого: «Выходная мощность нашей системы по-прежнему довольно низка для любых практических применений, но эта работа представляет собой уникальную демонстрацию двух разных видов процессов генерации энергии от одного катализатора. Мы надеемся, что эти результаты покажут, что химикам все еще есть чему поучиться у естественных процессов».

Подпишись на канал FTimes в Яндекс.Дзен

Комментарии

Ваше мнение

Это интересно