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    绿氢制备: 无铂生物催化剂

  • 来源:氢能俱乐部 时间:2021-8-27 10:31

据国外媒体报道:氢化酶是一种既可以催化电解水制氢,又能实现将氢转化为电的逆反应的酶。来自生物能量学和蛋白质工程实验室(法国国家科学研究中心/艾克斯-马赛大学)和慕尼黑工业大学的研究人员近日开发出一种新的特定聚合物,使氢化酶能够被嫁接到电极上,同时保留其特性,即对两个方向的反应都有催化作用,而不会损失电能。氢化酶有望取代目前使用的铂金来生产更环保的氢气。


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将氢气转化为电能的燃料电池,或在电力帮助下通过分解水产生氢气的电解器,都使用铂金这一种稀有而昂贵的金属作为催化剂。而氢化酶也能非常迅速地催化这两个反应,并且几乎没有能量损失。因此,来自生物能量和蛋白质工程实验室和慕尼黑大学的科学家们提出了将这些氢化酶连接到电极的想法,他们将这些氢化酶纳入“氧化还原聚合物”,使电子循环并在酶和电极之间建立电连接。这种类型的设备通常有一个缺点:氧化还原聚合物对电子的流动有阻力,这使得该系统从能量的角度来看效率很低。不过此次研究通过调整这些聚合物的特性,该系统可以完美地催化两个方向的反应,而不会浪费能量。


科学家们因此制造了一种燃料电池,其中氧气被胆红素氧化酶(Myrothecium verrucaria)还原,而来自脱硫弧菌(Desulfovibrio desulfuricans)的氢气酶被纳入聚合物薄膜中氧化氢。该系统还可以在相反的方向有效地运行,通过电解水生产氢气。目前的研究旨在提高掺入的氢化酶的稳定性,以便它们能够承受更高的电流密度,并与目前采用铂基催化剂的系统进行竞争。研究成果发表在《自然-催化》(Nature Catalysis)杂志上。


文献参考:https://www.nature.com/articles/s41929-021-00586-1

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