仿生催化剂设计竞争对手白金

法国科学家展示了潜在的灵感来自一个新的燃料电池催化剂氢化酶的酶。尽管其活动还不能匹配的铂金,研究人员称这是第一个有用的仿生催化剂在燃料电池条件下操作的能力。

氢经济,权力会被氧化生成存储氢燃料电池。这种可逆反应——相反通过电解水产生氢气,可以由含铂催化剂。自然,然而,在氢化酶酶进化的方法而不需要这样的稀有金属,因此借用自然的设计可能是一个方法来创建廉价燃料电池催化剂。

文森特Artero约瑟夫傅立叶大学和他的同事们向这个目标迈出了重要一步,实现镍bisdiphosphine-based设计。Artero解释说,这是第一次被证明对于这样一个复杂的仿生复合。大多数人认为这些化合物是不错的学术研究成果,但是,他们永远不会稳定的工艺条件下的压力下,在高温和酸性很强的解决方案,”他说。我们已经证明了我们可以使用这些化合物的条件下用于燃料电池,或电解槽,是目前开发的。”

近距离观察催化剂揭示了一个惊人的相似的金属离子为模板。中心是一个镍原子,如镍铁氢化酶,结合diphosphine配体轴承基本- h,模仿一个辅助因子iron-iron氢化酶,有助于控制氢质子运动产生或氧化。Artero的团队配合嫁接到导电碳纳米管驱动电子或活性部位和嵌入在聚合物保护他们免受酸性电解质——模仿所提供的保护,在酶多肽链。结果是一个催化剂显示了令人印象深刻的在操作条件下的效率和稳定性。

丹•杜布瓦在里奇兰的界面催化研究所,华盛顿州,发达的原始设计Artero的催化剂。他们已经表明,你可以把这些催化剂,把它们放在一个操作单元,”他说。实际上他们很好地运作,我认为,如果我们可以得到另一个或两个数量级,这是可行的,那么他们将是有用的。

Artero解释说,利率差异可能是由于笨重的官能团用于锚催化剂的纳米管。“我们认为可能减缓了催化活性,”他说。所以我们现在可以试着想象另一种腐败的催化剂和催化活性高。”但他也指出,最关键的是,过电压——的能量的浪费的驱动反应速度足够高,铂的方法,与其他大多数non-Nobel金属设计。

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