Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sauerstoffstabile Hydrogenasen für die Anwendung

23.07.2018

Fortschritte in der Katalyseforschung

Einem Forscherteam aus dem Mülheimer Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion und dem MPI für Kohlenforschung ist es gelungen, natürlich vorkommende Katalysatoren (Hydrogenasen) für die Anwendung zu optimieren.


Dr. James Birrell & Dr. Patricia Rodríguez Maciá

MPI CEC

Wasserstoff als Energieträger. Es ist bereits bekannt, dass Wasserstoffgas (H2) ein geeigneter Energieträger ist. Denn es kann aus Wasser hergestellt werden, idealerweise mit erneuerbaren Energiequellen und einem effizienten Reaktionsbeschleuniger (Katalysator), um Wasser in H2 und Sauerstoff (O2) aufzuspalten.

Das produzierte H2 kann dann als Brennstoff gespeichert und in einer Brennstoffzelle verbraucht werden, um bei Bedarf Elektrizität zu erzeugen; dabei entsteht nur Wasser als Abfallprodukt. Diese Technologie ist bereits verfügbar und kann hohe Wirkungsgrade erreichen. Leider basieren die benötigten Katalysatoren auf seltenen und teuren Metallen wie Platin.

Bio-Wasserstoff. Die Natur verwendet ebenfalls H2 als Brennstoff. Anstelle der Edelmetalle nutzt sie jedoch lebende Organismen, die Enzyme, als Katalysatoren. Der Katalysator ihrer Wahl für die H2-Umsetzung sind die sogenannten Hydrogenasen.

Das aktive Zentrum dieser Enzyme enthält häufig vorkommende, preiswerte Metalle, wie Nickel und/oder Eisen, und kann ebenso effizient arbeiten wie Platin. Hydrogenasen sind jedoch sehr empfindlich gegenüber Sauerstoff und können nicht an der Luft verwendet werden, was ihre Handhabung erschwert und daher ihre Anwendung in der Technologie einschränkt.

Herstellung von "leicht zu handhabenden" Hydrogenasen. Kürzlich hat ein Team aus beiden Mülheimer Max-Planck-Instituten (Mülheim Chemistry Campus) einen Weg gefunden, diese empfindlichen Enzyme vor Sauerstoffschäden zu schützen.

Die Behandlung der Hydrogenasen mit starken Oxidationsmitteln in Gegenwart von Sulfid wandelte diese in eine sauerstoffstabile Form um. Spektroskopische und elektrochemische Methoden wurden verwendet, um den gebildeten sauerstoffstabilen Zustand zu charakterisieren.

Das sauerstoffstabile Enzym kann dann an der Luft gelagert und gehandhabt werden. Dies macht es leicht, das Enzym in Brennstoffzellen oder in der elektrolytischen oder photolytischen Wasserspaltung zu verwenden.

Diese Ergebnisse stellen einen wichtigen Schritt für die technologische Verwendung der Hydrogenasen sowie für die Aufklärung des Mechanismus der Sauerstoffinaktivierung dar und liefern auch Hinweise zum Schutz synthetischer molekularer Katalysatoren für die Wasserstoffnutzung und -erzeugung.

Finanzierung
Die Arbeit wurde von der Max-Planck-Gesellschaft und dem Exzellenzcluster RESOLV (EXC1069) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt.

Ursprüngliche Veröffentlichung
Patricia Rodríguez-Maciá, Edward J. Reijerse, Maurice van Gastel, Serena DeBeer, Wolfgang Lubitz, Olaf Rüdiger, and James A. Birrell. Sulfide Protects [FeFe] Hydrogenases From O2 J. Am. Chem. Soc. (Just Accepted Manuscript) DOI: 10.1021/jacs.8b04339

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. James Birrell
Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion
Tel: +49-(0)208-306-3586 Email: james.birrell@cec.mpg.de

Originalpublikation:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b04339

Weitere Informationen:

https://cec.mpg.de/pressemitteilungen/pressemitteilungen/

Christin Ernst M.A. | Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pilz schlägt sich mit eigenen Waffen
16.10.2018 | Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie - Hans-Knöll-Institut (HKI)

nachricht Fische scheuen kein Blitzlichtgewitter
16.10.2018 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Blauer Phosphor – jetzt erstmals vermessen und kartiert

Die Existenz von „Blauem“ Phosphor war bis vor kurzem reine Theorie: Nun konnte ein HZB-Team erstmals Proben aus blauem Phosphor an BESSY II untersuchen und über ihre elektronische Bandstruktur bestätigen, dass es sich dabei tatsächlich um diese exotische Phosphor-Modifikation handelt. Blauer Phosphor ist ein interessanter Kandidat für neue optoelektronische Bauelemente.

Das Element Phosphor tritt in vielerlei Gestalt auf und wechselt mit jeder neuen Modifikation auch den Katalog seiner Eigenschaften. Bisher bekannt waren...

Im Focus: Chemiker der Universitäten Rostock und Yale zeigen erstmals Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen

Die Forschungskooperation zwischen der Universität Yale und der Universität Rostock hat neue wissenschaftliche Ergebnisse hervorgebracht. In der renommierten Zeitschrift „Angewandte Chemie“ berichten die Wissenschaftler über eine Dreierkette aus Ionen gleicher Ladung, die durch sogenannte Wasserstoffbrücken zusammengehalten werden. Damit zeigen die Forscher zum ersten Mal eine Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen, die sich im Grunde abstoßen.

Die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen den Professoren Mark Johnson, einem weltbekannten Cluster-Forscher, und Ralf Ludwig aus der Physikalischen Chemie der...

Im Focus: Storage & Transport of highly volatile Gases made safer & cheaper by the use of “Kinetic Trapping"

Augsburg chemists present a new technology for compressing, storing and transporting highly volatile gases in porous frameworks/New prospects for gas-powered vehicles

Storage of highly volatile gases has always been a major technological challenge, not least for use in the automotive sector, for, for example, methane or...

Im Focus: Materiezustände durch Licht verändern

Forscherinnen und Forscher der Universität Hamburg stören die kristalline Ordnung

Physikerinnen und Physikern der Universität Hamburg ist es gelungen, mithilfe von Laserpulsen die Ordnung von Quantenmaterie so zu stören, dass ein spezieller...

Im Focus: Disrupting crystalline order to restore superfluidity

When we put water in a freezer, water molecules crystallize and form ice. This change from one phase of matter to another is called a phase transition. While this transition, and countless others that occur in nature, typically takes place at the same fixed conditions, such as the freezing point, one can ask how it can be influenced in a controlled way.

We are all familiar with such control of the freezing transition, as it is an essential ingredient in the art of making a sorbet or a slushy. To make a cold...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

11. Jenaer Lasertagung

16.10.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2018

16.10.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz in der Medizin

16.10.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Multiresistente Keime aus Abwasser filtern

16.10.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Pilz schlägt sich mit eigenen Waffen

16.10.2018 | Biowissenschaften Chemie

11. Jenaer Lasertagung

16.10.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics