天然膜电解水分子制得氢气
发布日期：2019/3/20
据国外网站报道，科学家们采用天然膜来制得氢气，将植物生物学的核心化学反应途径进行调整，形成了利用太阳能将水转化为氢燃料的新工艺。
在美国能源部（DOE）阿贡国家实验室最近的一项研究中，科学家将两种膜结合蛋白复合物结合起来，电解水分子制得氧气和氢气。
这项工作建立在一项早期研究的基础之上，该研究检测了这些蛋白质复合物中的一种膜蛋白，称为光系统I。该膜蛋白可以利用光能将电子提供给制造氢的无机催化剂。然而，这部分反应仅是氢气生成所需的半反应。
通过使用第二种蛋白质复合物，利用光能分解水并从中吸收电子，称为光系统II。
Argonne化学家Lisa Utschig及其同事能够从水中取出电子，并将它们送入光系统I。这种设计十分简单，使用天然膜自行组装催化剂，以进行所需的化学反应。
在早期的实验中，研究人员为光系统I提供了来自牺牲电子供体的电子。研究的关键技巧是如何快速连续地，将两个电子送到催化剂中。
科学家从高等植物中产生氧气的叶绿体获得灵感，将这两种蛋白质复合物嵌入类囊体膜中。直接从大自然中取出的膜，对于配对两个光系统至关重要，它在结构上同时支持这两种蛋白质，并提供蛋白质间电子转移的直接途径，并且不会阻碍催化剂与光系统I的结合。
根据Utschig的 Z-方案，在类囊体膜中发生的自然光合作用的光触发电子传输链的技术名称，类囊体和合成催化剂完美的结合在一起。
该研究的另一项改进，涉及用钴或含镍催化剂代替早期研究中使用的昂贵的铂催化剂。新的钴或镍催化剂可以大大降低潜在成本。
来源：中国氢能源网（翻译）
