Новые элементы могут заменить катализаторы на основе платины.

Новая ферментная система, которая может эффективно производить водород с использованием электричества, а также вырабатывать электричество из водорода, может заменить катализаторы на основе платины в топливных элементах.

Это исследование проводилось командой из Технического университета Мюнхена (TUM), Рурского университета Бохума (RUB), Французского национального центра научных исследований (CNRS) в Марселе и Института химического преобразования энергии Макса Планка.

Международная исследовательская группа использовала выбор правильных боковых цепей полимера, которые оказались успешными в установлении окислительно-восстановительного потенциала полимера таким образом, что для преодоления сопротивления необходимо лишь небольшое перенапряжение.

Чтобы изучить это, команда построила топливный элемент, в котором используется эта топливная система, и достигла максимального напряжения холостого хода 1,16 В, когда-либо измеренного для систем этого типа, и близкого к термодинамическому максимуму.
Использование этих ферментов, называемых гидрогеназами, катализирует превращение водорода очень быстро и почти без потерь энергии.

Однако в прошлом биокатализаторы не считались пригодными для промышленного использования из-за их высокой чувствительности к кислороду.

Встраивание фермента в защитный полимер было разработано и теперь делает его пригодным для использования в технической конверсии водорода.

Уникально то, что система также может использоваться для обратной реакции и получения водорода за счет потребления электронов.

Чтобы сделать систему конкурентоспособной с системами, в которых используются катализаторы на основе платины, текущие исследования группы теперь сосредоточены на повышении стабильности гидрогеназ при более высоких плотностях мощности.

Николя Плумери, профессор электробиотехнологии в кампусе Штраубинга по биотехнологии и устойчивости, сказал: «Когда чувствительные гидрогеназы помещены в подходящие полимеры, они продолжают работать в течение нескольких недель даже в присутствии кислорода.

«Уменьшение потерь энергии имеет два решающих преимущества».

«Во-первых, это делает систему значительно более эффективной; во-вторых, тепло, выделяемое в батарее топливных элементов при высоких уровнях производительности, может создать проблему для биологических систем ».