Descrizione del progetto
Ottenere informazioni sulla produzione di idrogeno a zero emissioni di carbonio
Il gas idrogeno (H2) è considerato un promettente vettore energetico. Tuttavia, l’H2 consumato dalle industrie è generalmente associato a significative emissioni di CO2. Poiché i catalizzatori H2 ad alta efficienza sono basati su elementi rari e non sono accessibili su scala più ampia, sono necessari catalizzatori composti da elementi abbondanti sulla terra. L’enzima [FeFe]-idrogenasi catalizza la produzione di H2 a tassi elevati, in soluzioni acquose e a basse sovratensioni, ma i catalizzatori sintetici a esso inspirati non sono altrettanto efficienti. Sono pertanto necessarie ricerche di base per comprendere la catalisi dell’idrogenasi. Il progetto Nat-HEC, finanziato dall’UE, mira a esplorare la chimica fondamentale dell’idruro delle [FeFe]-idrogenasi in condizioni di turnover. La catalisi sarà avviata utilizzando un impulso laser e monitorata mediante spettroscopia ad assorbimento transitorio. Questo lavoro aprirà la strada alla progettazione di catalizzatori sintetici basati su elementi abbondanti sulla terra.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrytransition metals
- natural sciencesphysical sciencesopticsspectroscopyabsorption spectroscopy
- natural scienceschemical sciencescatalysis
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteinsenzymes
- natural sciencesphysical sciencesopticslaser physics
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFCoordinatore
751 05 Uppsala
Svezia