A natureza é muito boa em fazer certos tipos de química. Por exemplo, a água é continuamente transformada em seus constituintes, oxigênio, prótons, e elétrons, e vice-versa, como forma de armazenar e usar a energia de plantas e animais. As tecnologias baseadas em vias químicas naturais podem ajudar a atender às crescentes demandas de energia da humanidade. Enzimas especializadas presentes em células vegetais e animais para certas reações químicas inspiraram os químicos a tentar reproduzir processos naturais em células solares artificiais e células a combustível.

Agora, pesquisadores da Universidade de Kyushu desenvolveram um único catalisador capaz de atuar como uma célula de combustível que consome hidrogênio para liberar energia e um sistema fotossintético capaz de produzir oxigênio usando a energia solar. O grupo relatou recentemente suas descobertas em ChemCatChem .

"As pessoas já tentaram reproduzir artificialmente o comportamento da hidrogenase e do fotossistema II, "diz o autor correspondente, Professor Seiji Ogo, da Universidade de Kyushu." Mas nosso estudo é o primeiro a combinar essas duas funções biológicas muito específicas em um único sistema catalítico que pode fazer as duas coisas. "

A hidrogenase é uma enzima presente em organismos que atua como uma célula de combustível natural, consumir hidrogênio para obter energia. O fotossistema II permite que as plantas transformem a água em oxigênio sob a luz solar. Ambos os processos envolvem oxidações, onde as moléculas de hidrogênio ou água perdem alguns de seus elétrons.

Os pesquisadores sintetizaram um catalisador contendo o metal irídio, que é capaz de aceitar e liberar vários elétrons. Eles mostraram que em uma célula de combustível, seu catalisador produzia energia elétrica ao aceitar elétrons do hidrogênio. Mudar os materiais de suporte no catalisador pode gerar energia a partir da luz solar por meio de um ciclo que envolve a oxidação da água.

Os pesquisadores conseguiram isolar o produto químico e usar difração de raios-X para fornecer novos insights sobre sua estrutura e comportamento como um catalisador pela primeira vez. O autor correspondente, Professor Seiji Ogo, diz:"A potência de saída do nosso sistema ainda é bastante baixa para quaisquer aplicações práticas, mas este trabalho representa uma demonstração única de dois tipos diferentes de processos de geração de energia a partir de um único catalisador. Esperamos que essas descobertas mostrem que os químicos ainda têm muito a aprender com os processos naturais. "