Description du projet
Mieux comprendre la production d’hydrogène neutre en carbone
Le gaz hydrogène (H2) est considéré comme un vecteur énergétique prometteur. Cependant, l’H2 consommé industriellement est généralement associé à d’importantes émissions de CO2. Étant donné que les catalyseurs d’H2 à haut rendement utilisent des éléments rares et ne sont pas abordables à grande échelle, il importe de mettre au point des catalyseurs composés d’éléments disponibles en abondance sur Terre. L’enzyme hydrogénase [FeFe] catalyse la production d’H2 à des taux élevés, en solutions aqueuses et à de faibles surtensions, mais les catalyseurs synthétiques qui s’en inspirent ne sont pas aussi efficaces. Des recherches fondamentales sont donc nécessaires pour comprendre la catalyse de l’hydrogénase. Le projet Nat-HEC, financé par l’UE, vise à explorer la chimie fondamentale des hydrures des hydrogénases [FeFe] dans des conditions de renouvellement. La catalyse sera initiée par une impulsion laser et contrôlée par spectroscopie d’absorption transitoire. Ces travaux ouvriront la voie à la conception de catalyseurs synthétiques à base d’éléments disponibles en abondance sur Terre.
Objectif
The European Union targets a climate-neutral economy by 2050. In the context of this initiative, hydrogen gas (H2) is regarded as a promising energy carrier; however, about 95% of the H2 industrially consumed originates from steam reformation of fossil resources and is associated with significant CO2 release. High-efficiency H2 catalysts based on rare elements like platinum are not affordable on a larger scale. To address the global need for green energy, catalysts composed of earth abundant elements are desirable.
Natures’ Hydrogen Evolution Catalyst is the enzyme [FeFe]-hydrogenase. It catalyses H2 production with high rates (10 kHz), in aqueous solution (pH 7), and at low over potentials (-420 mV vs. SHE). [FeFe]-hydrogenase inspired the design of numerous synthetic catalysts, none of which could rival the efficiency of the native system. Basic research is necessary to understand hydrogenase catalysis, in particular regarding the metal hydride chemistry prior H2 release.
The objective of this action is to investigate the fundamental hydride chemistry of [FeFe]-hydrogenases under turnover conditions. Catalysis will be initiated via a laser pulse and monitored by transient absorption spectroscopy. Such pump/probe experiments allow following reaction intermediates with sub-turnover time resolution.
The results of this action will inspire a targeted design of synthetic catalyst based on earth abundant elements. Moreover, the developed methodology will facilitate a detailed investigation of related enzymes, catalysing global key processes in nature like N2 or CO2 fixation.
Champ scientifique
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrytransition metals
- natural sciencesphysical sciencesopticsspectroscopyabsorption spectroscopy
- natural scienceschemical sciencescatalysis
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteinsenzymes
- natural sciencesphysical sciencesopticslaser physics
Programme(s)
Régime de financement
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFCoordinateur
751 05 Uppsala
Suède