人类面临着一个核心挑战：它必须管理向可持续和二氧化碳中性能源经济的过渡。
氢被认为是化石燃料的有希望的替代品。它可以使用电力从水中产生。如果电力来自可再生能源，则称为绿色氢。但是，如果可以用阳光的能量直接生产氢，那将是更可持续的。
在自然界中，在植物的光合作用期间进行轻驱动水分。植物为此使用复杂的分子设备，即所谓的光系统II。模仿其活跃中心是实现可持续生产氢的有前途策略。由有机化学研究所教授和朱利叶斯·马克西米利安人 - 诺瓦特·温尔兹堡（JMU）的纳米系统化学中心领导的团队正在为此致力于这一点。
水分裂不是微不足道的
水（h2O）由一个氧和两个氢原子组成。水分的第一步是一个挑战：要释放氢，必须从两个水分子中除去氧气。为此，首先需要从两个水分子中去除四个电子和四个质子。
这种氧化反应并非微不足道。植物使用复杂的结构来催化这一过程，由一个带有四个锰原子的簇组成，电子可以在其上传播。Würthner的团队在他们在期刊上发表的第一个突破中开发了类似的解决方案自然化学和能源与环境科学欧洲杯线上买球在2016年和2017年，一种可以管理水分的第一步的“人造酶”。这种水氧化催化剂由三个在大环结构中相互作用的钌中心组成，成功地催化了水氧化的热力学需求过程。
人造口袋成功
现在，JMU的化学家成功地使复杂的反应有效地在单个ruthenium中心进行了。在此过程中，他们甚至达到了类似的高催化活性，就像自然模型，即植物的光合作用。
“这一成功之所以成为可能，是因为我们的博士生尼克拉斯·诺尔（Niklas Noll）在钌催化剂周围创建了一个人造口袋。在其中，所需的质子耦合电子转移的水分子被排列在ruthenium中心的前面，类似于定义的排列，类似于酶发生了什么，”弗兰克·温纳（FrankWürthner）说。
出版自然催化
JMU小组在期刊上介绍了他们的新颖概念的细节自然催化。由Niklas Noll，Ana-Maria Krause，Florian Beuerle和FrankWürthner组成的团队坚信，该原则也适合改善其他催化过程。
Würzburg集团的长期目标是将水氧化催化剂整合到人造装置中，该催化剂在借助阳光的帮助下将水分成氧气和氢。这将需要一些时间，因为必须将催化剂与其他组件结合起来，以形成一个功能性的整体系统 - 与轻度收获的染料和所谓的还原催化剂。
来源：https://www.uni-wuerzburg.de/en/university/