نانورآکتور خورشیدی انقلابی جدید در تولید هیدروژن پاک

به گزارش خبرنگار علمی و فناوری خبرگزاری برنا، دانشگاه لیورپول نانورآکتوری هیبریدی ساخته است که با استفاده از نور خورشید به طور کارآمد هیدروژن تولید می‌کند و جایگزینی پایدار و مقرون‌به‌صرفه برای فوتوکاتالیست‌های سنتی ارائه می‌دهد.

محققان دانشگاه لیورپول از دستیابی به پیشرفتی مهم در حوزه زیست‌مهندسی و انرژی پاک خبر دادند. آن‌ها نانورآکتور هیبریدی جدیدی طراحی کرده‌اند که با ترکیب کارایی طبیعی فرآیندهای زیستی و دقت طراحی مصنوعی، به تولید هیدروژن، منبعی پاک و تجدیدپذیر، می‌پردازد.

این دستاورد که در نشریه ACS Catalysis منتشر شده است، راهکاری نوآورانه برای یکی از چالش‌های اصلی در استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید سوخت ارائه می‌دهد. سیستم‌های طبیعی فتوسنتز در جذب نور خورشید بسیار کارآمد هستند، اما سیستم‌های مصنوعی تاکنون از عملکرد مشابهی برخوردار نبوده‌اند. این نانورآکتور جدید گامی اساسی در کاهش این فاصله عملکردی است.

طراحی نانورآکتور هیبریدی

این نانورآکتور با ترکیب مواد زیستی و مصنوعی طراحی شده است. این فناوری شامل پوسته‌های آلفا-کربوکسیزوم، که میکروساختارهایی طبیعی از باکتری‌ها هستند، و یک نیمه‌رسانای آلی میکروحفره است. پوسته‌های کربوکسیزوم از آنزیم‌های هیدروژناز محافظت می‌کنند که به طور مؤثر هیدروژن تولید می‌کنند اما در برابر اکسیژن حساس بوده و غیرفعال می‌شوند. کپسوله‌سازی این آنزیم‌ها باعث حفظ فعالیت و افزایش کارایی آن‌ها می‌شود. 

لونیگ لیو، رئیس بخش بیوانرژتیک میکروبی و زیست‌مهندسی در دانشگاه لیورپول، با همکاری پروفسور اندی کوپر از دانشکده شیمی و مدیر مرکز نوآوری مواد این دانشگاه (MIF)، این دستاورد را محقق کرده‌اند. تیم‌های این محققان نیمه‌رسانای آلی میکروحفره‌ای طراحی کردند که به‌عنوان آنتن جاذب نور عمل می‌کند. این نیمه‌رسانا نور مرئی را جذب کرده و اگزیتون‌های ایجاد شده را به بیوکاتالیست انتقال می‌دهد و فرآیند تولید هیدروژن را به پیش می‌برد.

لونیگ لیو اظهار داشت: «با الگوبرداری از ساختارها و عملکردهای پیچیده فتوسنتز طبیعی، نانورآکتور هیبریدی ساخته‌ایم که بازده جذب نور و تولید اگزیتون مواد مصنوعی را با قدرت کاتالیزوری آنزیم‌های زیستی ترکیب می‌کند. این هم‌افزایی امکان تولید هیدروژن را با استفاده از نور به‌عنوان تنها منبع انرژی فراهم کرده است.»

این دستاورد تازه می‌تواند وابستگی به فلزات گران‌بها مانند پلاتین را حذف کرده و جایگزینی مقرون‌به‌صرفه برای فوتوکاتالیست‌های سنتی ارائه دهد، در حالی که کارایی مشابهی دارد. این پیشرفت نه تنها راه را برای تولید پایدار هیدروژن هموار می‌کند، بلکه پتانسیل کاربردهای گسترده‌تر در زیست‌فناوری را نیز داراست.

اندی کوپر، مدیر مرکز نوآوری مواد، افزود: «همکاری بین بخش‌های مختلف دانشگاه برای دستیابی به این نتایج هیجان‌انگیز فوق‌العاده بوده است. یافته‌های این مطالعه افق‌های جدیدی برای ساخت نانورآکتورهای بیومیمتیک با کاربردهای گسترده در انرژی پاک و مهندسی آنزیمی باز می‌کند و به آینده‌ای کربن‌خنثی کمک می‌کند.»

انتهای پیام/