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美国研究人员发现一种利用太阳能将水转化为氢燃料的新工艺

2019-01-11 17:20  浏览:347  

最近由美国能源部阿贡国家实验室的科学家进行的氢燃料研究发现了一种新工艺,它结合了两种膜结合蛋白复合物,利用太阳能将水分子完全转化为氢和氧。

新工艺使用两种蛋白质复合物

研究人员的工作建立在之前的一项研究之上,该研究分析了一种称为光系统I的蛋白质复合物。该膜蛋白能够利用光能将电子供给产生氢的无机催化剂。也就是说,这部分反应仅占氢气生产所需的整个过程的一半。

在他们的氢燃料研究中,科学家使用了第二种蛋白质复合物,它通过利用光能来分解水并从中吸收电子。这被称为Photosystem II。使用Photosystem II,研究人员能够从水中取出电子并将它们传送到Photosystem I.

这两种蛋白质复合物嵌入类囊体膜中,例如在高等植物中产生氧气的叶绿体中发现的那些膜。“我们直接从大自然中取出的膜,对于配对两个光系统至关重要,”Argonne化学家Lisa Utschig 说,EurekAlert报道!“它在结构上同时支持它们,并提供蛋白质间电子转移的直接途径,但不会阻碍催化剂与光系统I的结合。”

他们的氢燃料研究使用钴或含镍催化剂而不是铂

在这项研究中,研究人员使用钴或含镍催化剂而不是铂,这在早期的研究中已被使用。使用这些催化剂代替铂可以降低成本,这是与氢生产发现相关的另一个潜在好处。

根据Utschig的说法,氢燃料研究的下一步将涉及结合膜结合的方案 - 在类囊体膜中发生的自然光合作用的光活化电子传递链的技术术语 - 进入生命系统。Utschig认为,一旦这个过程发生在生物体中,研究人员将“真正能够看到橡胶在氢气生产方面上路”。 
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