Descripción del proyecto
Nuevos descubrimientos para producir hidrógeno con un método neutro en carbono
El hidrógeno molecular (H2) tiene un gran potencial como vector energético, pero el H2 empleado en el ámbito industrial suele aportar emisiones importantes de CO2. Los catalizadores de H2 de gran eficacia están basados en tierras raras y su uso a gran escala es demasiado caro, así que es necesario disponer de catalizadores compuestos por elementos más abundantes en la corteza terrestre. La enzima hidrogenasa [FeFe] cataliza la producción de H2 a un ritmo alto, en soluciones acuosas y en niveles bajos de sobretensión; sin embargo, los catalizadores sintéticos inspirados en ella no son tan eficaces. Es imprescindible disponer de investigación fundamental para entender la catálisis en las hidrogenasas. El proyecto Nat-HEC, financiado con fondos europeos, se ha propuesto explorar los fenómenos químicos hidruros elementales de las hidrogenasas [FeFe] en condiciones de recambio. La catálisis se iniciará con un impulso láser y se supervisará mediante una espectroscopia de absorción transitoria. El resultado de la investigación abrirá el camino al diseño de catalizadores sintéticos basados en elementos abundantes en la corteza terrestre.
Objetivo
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.
Ámbito científico
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrytransition metals
- natural sciencesphysical sciencesopticsspectroscopyabsorption spectroscopy
- natural scienceschemical sciencescatalysis
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteinsenzymes
- natural sciencesphysical sciencesopticslaser physics
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFCoordinador
751 05 Uppsala
Suecia