"Природный" катализатор для водорода бьет все рекорды

Катализатор способен производить до 100 тыс. молекул водорода в секунду. Хотя процесс, открытый учеными, является лишь одной из ряда реакций расщепления воды, но результат показывает, что у природы можно позаимствовать множество механизмов для создания систем производства и хранения энергии, например для топливных элементов. Кроме того, природный фермент использует недорогие распространенные металлы, что выгодно отличает его от искусственных катализаторов, которые состоят из дорогостоящих металлов, таких как платина.

«Новый катализатор на основе никеля действительно работает очень быстро, - говорит один из авторов исследования Моррис Балок. - Он производит водород примерно в сто раз быстрее, чем предыдущий катализатор-рекордсмен. Изучая природные процессы, мы знали, что этого можно добиться с помощью дешевых металлов вроде никеля или железа».

Процесс производства водорода с помощью нового катализатора

Одна из главных целей ученых - это не только выработка водорода из воды, но и создание химических веществ, способных хранить огромное количество энергии. В природе эта проблема давно решена: растения используют фотосинтез для хранения солнечной энергии в химических связях, затем люди употребляют растения в пищу, высвобождая накопленную энергию. При этом различные микробы научились эффективно присоединять водород к химическим соединениям с помощью фермента гидрогеназы. Именно гидрогеназа привлекла внимание ученых. Добыча этого фермента из бактерий затруднительна, поэтому искусственный фермент-катализатор был синтезирован с применением никеля. Новый катализатор работает так же, как и природный фермент: «демонтирует» атомы водорода, используя в качестве сырья различные вещества, например воду. Атом водорода очень простой, два протона и два электрона, поэтому катализатору достаточно ориентировать их в нужном направлении и таким образом собрать молекулу водорода. При этом протоны поступают из воды, а электроны – от внешнего источника электропитания.

К сожалению, катализатор имеет один недостаток – он потребляет большое количество электроэнергии. Исследователи ищут пути решения этой проблемы, но пока самый очевидный – это использование «дармовых» источников электричества, вроде солнечного света или ветра.