p A maneira como um composto inspirado na natureza produz hidrogênio foi agora descrita em detalhes pela primeira vez por uma equipe de pesquisa internacional da Universidade de Jena, Alemanha e a Universidade de Milan-Bicocca, Itália. Essas descobertas são a base para a produção eficiente de hidrogênio como fonte de energia sustentável. p Natureza como modelo

p Existem microorganismos naturais que produzem hidrogênio, usando enzimas especiais chamadas hidrogenases. "O que é especial sobre as hidrogenases é que elas geram hidrogênio cataliticamente. Ao contrário da eletrólise, que geralmente é realizado industrialmente usando um catalisador de platina caro, os microrganismos usam compostos organometálicos de ferro, "explica o Prof. Wolfgang Weigand do Instituto de Química Inorgânica e Analítica da Universidade de Jena, na Alemanha." Como fonte de energia, o hidrogênio é naturalmente de grande interesse. É por isso que queremos entender exatamente como esse processo catalítico ocorre, " ele adiciona.

p No passado, numerosos compostos já foram produzidos em todo o mundo que são quimicamente modelados nas hidrogenases que ocorrem naturalmente. Em cooperação com a universidade de Milão, Weigand e sua equipe em Jena produziram agora um composto que gerou percepções inteiramente novas sobre o processo de catálise.

p "Como na natureza, nosso modelo é baseado em uma molécula que contém dois átomos de ferro. Comparado com a forma natural, Contudo, mudamos o ambiente químico do ferro de uma maneira específica. Para ser mais preciso, uma amina foi substituída por um óxido de fosfina com propriedades químicas semelhantes. Portanto, colocamos em ação o elemento fósforo. "

p Visão detalhada da produção eletrocatalítica de hidrogênio

p Isso permitiu que Weigand e sua equipe entendessem melhor o processo de formação de hidrogênio. A água é composta de prótons carregados positivamente e íons hidróxido carregados negativamente.

p "Nosso objetivo era entender como esses prótons formam o hidrogênio. No entanto, o doador de prótons em nossos experimentos não era água, mas um ácido, "Weigand diz." Observamos que o próton do ácido é transferido para o óxido de fosfina de nosso composto seguido por uma liberação de próton para um dos átomos de ferro. Um processo semelhante também seria encontrado na variante natural da molécula, ", acrescenta. Para equilibrar a carga positiva do próton e, finalmente, produzir hidrogênio, elétrons carregados negativamente foram introduzidos na forma de corrente elétrica. Com a ajuda de voltametria cíclica e software de simulação desenvolvido na Universidade de Jena, as etapas individuais nas quais esses prótons foram finalmente reduzidos a hidrogênio livre foram examinadas.

p "Durante a experiência, pudemos realmente ver como o gás hidrogênio saiu da solução em pequenas bolhas, "observa Weigand." Os dados de medição experimental da voltametria cíclica e os resultados da simulação foram então usados ​​pela equipe de pesquisa em Milão para cálculos químicos quânticos, "acrescenta Weigand." Isso nos permitiu propor um mecanismo plausível de como toda a reação procede quimicamente para produzir o hidrogênio - e isso para cada etapa individual da reação. Isso nunca foi feito antes com esse nível de precisão. "O grupo publicou os resultados e a via de reação proposta no renomado jornal" Catálise ACS "

p O objetivo:hidrogênio por meio da energia solar

p Com base nessas descobertas, Weigand e sua equipe agora desejam desenvolver novos compostos que possam não apenas produzir hidrogênio de maneira eficiente em termos de energia, mas também usar fontes de energia sustentáveis ​​para isso.

p "O objetivo do Centro de Pesquisa Colaborativa Transregio 234 'CataLight', da qual esta pesquisa faz parte, é a produção de hidrogênio pela divisão da água com o uso da luz solar, "Weigand explica." Com o conhecimento adquirido em nossa pesquisa, agora estamos trabalhando na concepção e investigação de novos catalisadores com base nas hidrogenases, que são finalmente ativados usando energia luminosa. "