Ученые из России и США
разработали новый катализатор на основе
наночастиц,
белков бактерий и
синтетических аналогов мембраны их клеток,
который необычно эффективно
использует энергию света
для
расщепления воды на водород и кислород,
говорится в статье, опубликованной в журнале ACS Nano.
Наши лаборатории, которые занимаются мембранными белками и, в частности,
нанодисками, в основном ориентированы на биофизические, медицинские проблемы.
Но вот недавняя работа с нашими американскими коллегами показывает, что
если соединить биологические и технические материалы, нанодиски можно использовать и для выделения водородного топлива",
— рассказывает профессор Владимир Чупин из Московского физико-технического института (МФТИ), ч
ьи слова передает пресс-служба вуза.
За последние годы физики создали множество расщепителей воды, которые разлагают молекулы воды на кислород и водород при помощи света или электрического тока
и наиболее удачные версии которых только приближаются к коммерческой рентабельности.
Кроме того, подобные катализаторы в большинстве случаев или разрушаются, или загрязняются
при расщеплении воды, что вынуждает ученых разрабатывать далеко не бесплатные методики их регенерации.
Физики создали солнечные батареи, преобразующие СО2 в топливо
Чупин и его коллеги нашли необычный способ повысить эффективность работы подобных катализаторов,
объединив их с двумя компонентами живого мира
– аналогами мембран бактерий, которые сегодня разрабатываются в МФТИ для изучения устройства белков,
и белками-родопсинами.
Микробы вида Halobacterium salinarum используют эти молекулы в качестве "глаз"
и преобразователя энергии света
в клеточную энерговалюту, молекулы АТФ.
Как показывали эксперименты, которые в недавнем прошлом проводили американские коллеги российских ученых,
сочетание этих белков с наночастицами оксида титана, одного из самых эффективных расщепителей воды,
заметно повышает их продуктивность.
Проблема заключалась в том, что и родопсины, и наночастицы должны располагаться относительно друг друга в определенном порядке,
чего крайне сложно добиться, просто
перемешав молекулы белков и частички катализатора.
Эту проблему, как оказалось, можно решить при помощи нанодисков, созданных учеными из МФТИ.
Как рассказывает Чупин,
молекулы родопсинов встроены в них уже в "правильном" виде,
что облегчает задачу их соединения с частицами двуокиси титана и платины, дополнительно повышающей КПД катализатора.
Ученые создали наноматериал, вырабатывающий спирт из воздуха
Как показали наблюдения за работой подобного "биоустройства", бактериальные белки не только помогали наночастицам улавливать энергию света
и использовать ее для расщепления молекул воды, но и участвовали в переносе ионов внутри раствора,
ускоряя процесс производства водорода.
Главным недостатком этой системы является пока то, что для ее работы нужен источник свободных электронов.
Пока в этой роли выступает метиловый спирт,
который можно производить из полностью натуральных источников, не используя ископаемые углеводороды.
В будущем, как надеются исследователи, все компоненты этого расщепителя воды,
в том числе и наночастицы, можно будет разместить внутри синтетического организма или биоконструкции,
что повысит его эффективность и сделает производство "зеленого" топлива экономически выгодным.
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете голосовать в опросах