Невероятный прорыв: ученые создали реактор, который работает на свету и производит водород
Ливерпульский университет создал гибридный нанореактор, который использует солнечный свет для эффективного производства водорода. Новинка предлагает устойчивую альтернативу традиционным фотокатализаторам. Но главным преимуществом изобретения является его экономическая выгода.
Как это работает
Ливерпульский университет объявил о значительном прорыве в области инженерной биологии и чистой энергетики. Исследователи разработали революционный гибридный нанореактор, работающий на свету и сочетающий естественную эффективность биологических процессов с точностью синтетического дизайна для производства водорода, чистого и возобновляемого источника энергии. Исследование, подробно описано в журнале ACS Catalysis, представляет инновационное решение давней проблемы использования солнечной энергии для производства топлива, сообщает 24 Канал.
Смотрите также 2024 год в науке: важнейшие открытия и события, которые всколыхнули мир
В то время как природные системы фотосинтеза прекрасно используют солнечный свет, искусственные системы исторически не достигали таких результатов. Новый подход к искусственному фотокатализу является значительным шагом в преодолении этого разрыва в производительности.
Гибридный нанореактор является продуктом новой интеграции биологических и синтетических материалов. Он сочетает карбоксисомные оболочки (естественные микрокомпартменты бактерий – крошечные структуры, заключенные белками, содержащие ферменты и участвующие в обменных процессах) с микропористым органическим полупроводником. Эти оболочки защищают чувствительные ферменты гидрогеназы, которые являются высокоэффективными в производстве водорода, но подвержены дезактивации кислородом. Введение этих ферментов обеспечивает их стабильную активность и эффективность.
Профессор Лунинг Лю, заведующий кафедрой микробной биоэнергетики и биоинженерии Ливерпульского университета, работал в сотрудничестве с профессором Энди Купером с химического факультета и директором Университетской фабрики инновационных материалов (MIF). Вместе они синтезировали микропористый органический полупроводник, который действует как светособирающая антенна. Этот полупроводник поглощает видимый свет и передает полученные экситоны биокатализатору, стимулируя производство водорода.
Имитируя сложные структуры и функции природного фотосинтеза, мы создали гибридный нанореактор, который сочетает широкое поглощение света и эффективность генерации экситонов синтетическими материалами с каталитической силой биологических энзимов. Эта синергия позволяет производить водород, используя свет как единственный источник энергии,
– сказал профессор Лунинг Лю.
Эта работа может устранить зависимость от дорогих драгоценных металлов, таких как платина, предлагая экономически выгодную альтернативу традиционным синтетическим фотокатализаторам, достигая при этом схожей эффективности. Этот прорыв не только прокладывает путь к устойчивому производству водорода, но и имеет потенциал для более широкого применения в биотехнологиях.