Новости

Исследователи создали гибридный нанореактор, который производит водород с помощью солнечного света

Ливерпульский университет создал гибридный нанореактор, который использует солнечный свет для эффективного производства водорода. Это предлагается как устойчивая и экономически эффективная альтернатива традиционным фотокатализаторам.

Ливерпульский университет объявил о крупном прорыве в области инженерной биологии и чистой энергии. Исследователи разработали революционный гибридный нанореактор, работающий на свету, который сочетает в себе естественную эффективность биологических процессов с точностью синтетического дизайна для производства водорода, чистого и возобновляемого источника энергии.

Исследование представляет собой инновационное решение давней проблемы использования солнечной энергии для производства топлива. В то время как природные системы фотосинтеза превосходно используют солнечный свет, искусственные системы исторически не справляются с этой задачей. Этот новый подход к искусственному фотокатализу представляет собой значительный шаг вперед в преодолении разрыва в производительности.

Гибридный нанореактор является продуктом новой интеграции биологических и синтетических материалов. Он сочетает в себе рекомбинантные оболочки α-карбоксисомы — естественные микрочастицы бактерий и микропористый органический полупроводник.

Эти карбоксисомные оболочки защищают чувствительные ферменты гидрогеназы, которые очень эффективны при производстве водорода, но подвержены деактивации кислородом. Инкапсуляция этих ферментов обеспечивает их постоянную активность и эффективность.

Профессор Лунин 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 команды синтезировали микропористый органический полупроводник, который действует как светоулавливающая антенна. Этот полупроводник поглощает видимый свет и передает образующиеся экситоны биокатализатору, что способствует выработке водорода.

Профессор Лунин Лю сказал, что имитируя сложные структуры и функции естественного фотосинтеза, они создали гибридный нанореактор, который сочетает в себе широкое поглощение света и эффективность генерации экситонов синтетическими материалами с каталитической силой биологических ферментов. Эта синергия позволяет производить водород, используя свет в качестве единственного источника энергии.

Эта работа способна устранить зависимость от дорогостоящих драгоценных металлов, таких как платина, предлагая экономически эффективную альтернативу традиционным синтетическим фотокатализаторам при достижении сопоставимой эффективности. Прорыв не только прокладывает путь к устойчивому производству водорода, но и имеет потенциал для более широкого применения в биотехнологии.

«Сотрудничество между факультетами университета для достижения этих результатов было фантастическим. Захватывающие результаты исследования открывают двери для создания биомиметических нанореакторов с широким спектром применения в чистой энергетике и энзимной инженерии, способствуя созданию будущего без выбросов углерода», — заключил профессор Энди Купер, директор Фабрики инновационных материалов.

Ранее ученые из Института AIRI, занимающегося фундаментальными и прикладными исследованиями в области искусственного интеллекта, и МГУ представили метод, позволяющий прогнозировать возможность легирования сплавов на основе железа и родия (Fe–Rh). Он может применяться, например, для повышения прочности металлоконструкций или их устойчивости к коррозии.