ORNL demonstreert fotosynthetische waterstofproductie

Anonim

ORNL demonstreert fotosynthetische waterstofproductie

Wetenschap

Darren Quick

4 februari 2011

Neutronenverstrooiingsanalyse onthult de lamellaire structuur van een waterstofproducerend, biohybride composietmateriaal gevormd door de zelfassemblage van natuurlijk voorkomende, licht-oogende eiwitten met polymeren

Een van de grootste problemen met de overgang naar een waterstofeconomie is momenteel dat de productie van waterstofbrandstof veel energie kost, die meestal afkomstig is van het verbranden van fossiele brandstoffen. Om waterstofvoertuigen logisch te maken, zullen schonere efficiëntere waterstofproductiemethoden moeten worden ontwikkeld. Eén veelbelovende aanpak neemt het voortouw vanuit de natuurlijke processen van fotosynthese om zonlicht om te zetten in waterstofbrandstof. De nieuwste doorbraak in deze zoektocht komt van het Oak Ridge National Laboratory (ORNL), waar wetenschappers een belangrijke stap hebben gezet in het begrijpen van de ontwerpprincipes die zelfassemblage in natuurlijke fotosynthesesystemen bevorderen.

ORNL-onderzoekers hebben een biohybride fotoconversiesysteem aangetoond op basis van de interactie van fotosynthetische planteneiwitten met synthetische polymeren.

Met behulp van kleine-hoek-neutronenverstrooiingsanalyse toonden zij aan dat licht-oogstende complexe II (LHC-II) -eiwitten zichzelf kunnen assembleren met polymeren tot een synthetische membraanstructuur en waterstof produceren.

Het is dit vermogen van LHC-II om de structuur van het fotosynthesemembraan te behouden die belangrijk is voor de ontwikkeling van biohybride fotoconversiesystemen. Deze zouden bestaan ​​uit lichtgevoelige ruiten met een groot oppervlak die de eiwitten combineren met een katalysator zoals platina om het zonlicht om te zetten in waterstof, dat als brandstof kan worden gebruikt.

Hoewel de primaire rol van het LHC-II-eiwit in planten is als een zonnecollector, het absorberen van zonlicht en het overbrengen ervan naar de fotosynthetische reactiecentra om hun output te maximaliseren, toonden de onderzoekers aan dat LHC-II ook elektronenoverdrachtsreacties kan uitvoeren.

"Het maken van een zelfherstellend, synthetisch fotoconversiesysteem is een redelijk grote opdracht, het is van belang om de structuur en volgorde in deze materialen voor zelfreparatie te regelen, omdat het systeem, als het degraderen, zijn effectiviteit verliest, " Hugh O 'Neill, van het Center for Structural Molecular Biology, zei.

"Dit is het eerste voorbeeld van een eiwit dat het fasegedrag van een synthetisch polymeer dat we in de literatuur hebben gevonden, wijzigt en dat zou kunnen worden gebruikt voor de introductie van zelfherstelmechanismen in toekomstige zonne-conversiesystemen, " zei hij.

De studie van het ORNL-team is gepubliceerd in het tijdschrift Energy & Environmental Science .

Neutronenverstrooiingsanalyse onthult de lamellaire structuur van een waterstofproducerend, biohybride composietmateriaal gevormd door de zelfassemblage van natuurlijk voorkomende, licht-oogende eiwitten met polymeren