Архитектура. Инженерия. Цифровизация. Экология» пройдет в...


Натуральную мембрану адаптировали под производство водородного топлива

Специалисты Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США приспособили главное в растительной биологии направление химической реакции под формирование основы нового процесса производства водорода.

Методика преобразует воду в водородное топливо с помощью солнечной энергии, сообщает sciencedaily.com. Для полного расщепления жидкости специалисты АНЛ объединили два белковых комплекса, связанных с клеточной мембраной.

Результаты исследования представлены в Chemical Science. Оно основывается на предыдущей работе по изучению одного из использованных комплексов, фотосистемы I. Мембранный белок может использовать энергию света для превращения электронов в неорганические катализаторы, производящие водород. Эта реакция, однако, составляет только половину процесса, необходимого для синтеза вещества.

Вторым компонентом является фотосистема II. Белковый комплекс расщепляет воду с помощью световой энергии, извлекая из нее электроны. Химику АНЛ Лизе Утщиг и ее коллегам удалось заставить протеины работать в паре. Фотосистема II расщепляла воду, передавая электроны первому комплексу.

«Красота дизайна в его простоте. Катализатор можно заставить самостоятельно собираться на мембране для проведения любой нужной реакции», — сказала Утщиг.

В прошлом эксперименте исследователи обеспечивали фотосистему I электронами с помощью жертвенного донора.

«Сложность заключалась в том, как быстро доставить две частицы в катализатор друг за другом», — отметила Утщиг.

Белковые комплексы встроены в тилакоидные мембраны, вроде тех, которые присутствуют в вырабатывающих кислород хлоропластах высших растений.

«Структура, взятая у природы, необходима для объединения фотосистем, — объяснила Утщиг. – Она структурно поддерживает оба комплекса, создавая прямой путь передачи электронов между белками. При этом мембрана не мешает присоединению катализатора к фотосистеме I».

Одним из улучшений нового исследования стала замена реакционного материала. Вместо платины, использованной в прошлой работе, ученые взяли катализаторы на основе кобальта и никеля. На следующем этапе они планируют внедрить мембранную структуру в живую систему.

 

pronedra.ru


23.01.2019