Un equipo de investigación internacional ha encontrado una manera de proteger los catalizadores sensibles del daño causado por el oxígeno. En el futuro, esto podría facilitar la creación de células de combustible de hidrógeno con catalizadores moleculares o con biomoléculas como la enzima hidrogenasa. Hasta la fecha, esto podríasolo se logrará con el raro y costoso platino de metales preciosos. Junto con sus colegas franceses, los investigadores de Bochum y Mülheim describen la forma en que un hidrogel puede servir como un "escudo protector" para las biomoléculas en dos artículos escritos en las revistas Angewandte Chemie y The Journal of the American Chemical Society.
Los requisitos sobre catalizadores son difíciles de conciliar
Para que sean adecuados para aplicaciones industriales, los catalizadores deben ser eficientes, estables y asequibles; además, deben estar hechos a medida para una reacción química específica ". Unir todos estos requisitos en una molécula es un desafío considerable", dice el Dr. Nicolas Plumeré, del Departamento de Química de la Ruhr-Universität Bochum. Sin embargo, un nuevo hidrogel en el que están incrustados catalizadores podría simplificar en gran medida el desarrollo de catalizadores de celdas de combustible en el futuro. Para explorar esta posibilidad, los investigadores de Bochum comenzaronun proyecto de colaboración con colegas del Instituto Max Planck para la conversión de energía química en Mülheim y de la Universidad Aix de Marsella y el Centro Nacional de Investigación Científica CNRS en Francia.
hidrogel que actúa como disolvente y como entorno protector
Para sus experimentos, el equipo alemán utilizó la enzima hidrogenasa de la alga verde Chlamydomonas rheinhardtii; divide el hidrógeno en protones y electrones. Por lo general, incluso pequeñas cantidades de oxígeno causan daños irreversibles a esta biomolécula. Sin embargo, los investigadores la incorporaron en unhidrogel que asume dos funciones: actúa como disolvente, asegurando que todos los compañeros de reacción lleguen a la enzima de manera rápida y fácil.Al mismo tiempo, proporciona un entorno protector en el que el oxígeno no puede penetrar a la enzima, incluso si está presentea concentraciones relativamente altas. El truco: la actividad de la hidrogenasa conduce a la creación de electrones; deambulan a través del hidrogel y se transmiten al oxígeno, convirtiéndolo en una forma inofensiva, es decir, agua.
El diseño del catalizador podría ser considerablemente más fácil en el futuro
Utilizando simulaciones y experimentos, el equipo alemán-francés demostró otra propiedad importante de los hidrogeles. La actividad de muchos catalizadores disminuye con el tiempo debido a la exposición a las moléculas desactivadoras. Algunos pueden volverse funcionales nuevamente a través de procesos especiales de reactivación.el hidrogel protege incluso aquellos catalizadores para los que no existe un proceso de reactivación. "En el futuro, ya no tendremos que prestar atención a la robustez o los procesos de reactivación adecuados al desarrollar catalizadores para aplicaciones técnicas", explica Olaf Rüdiger, químico en el MaxInstituto Planck para la Conversión de Energía Química. "Podemos enfocarnos únicamente en maximizar la actividad del catalizador. Esto simplificará el proceso de desarrollo en un grado considerable y abrirá nuevas posibilidades para la fabricación de celdas de combustible".
La Fundación Alemana de Investigación financió el proyecto como parte del Clúster de Excelencia RESOLV EXC 1069. El subproyecto francés se llevó a cabo gracias al apoyo del proyecto A * MIDEX "MicrobioE" n ° ANR-11-IDEX-0001-02 financiado por el programa del Gobierno francés "Investissements d'Avenir".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Ruhr-Universitaet-Bochum . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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