Reversible H2 oxidation and evolution by hydrogenase embedded in a redox polymer film

氢化酶 氧化还原 过电位 催化作用 电子转移 阳极 电催化剂 纳米技术 化学 分解水 阴极 组合化学 化学工程 材料科学 无机化学 光化学 电化学 电极 有机化学 物理化学 工程类 光催化
作者
Steffen Hardt,Stefanie Stapf,Dawit T. Filmon,James A. Birrell,Olaf Rüdiger,Vincent Fourmond,Christophe Léger,Nicolas Plumeré
出处
期刊:Nature Catalysis [Springer Nature]
卷期号:4 (3): 251-258 被引量:74
标识
DOI:10.1038/s41929-021-00586-1
摘要

Efficient electrocatalytic energy conversion requires devices to function reversibly, that is, to deliver a substantial current at a minimal overpotential. Redox-active films can effectively embed and stabilize molecular electrocatalysts, but mediated electron transfer through the film typically makes the catalytic response irreversible. Here we describe a redox-active film for bidirectional (oxidation or reduction) and reversible hydrogen conversion, which consists of [FeFe] hydrogenase embedded in a low-potential, 2,2′-viologen-modified hydrogel. When this catalytic film served as the anode material in a H2/O2 biofuel cell, an open circuit voltage of 1.16 V was obtained—a benchmark value near the thermodynamic limit. The same film also acted as a highly energy efficient cathode material for H2 evolution. We explained the catalytic properties using a kinetic model, which shows that reversibility can be achieved even though intermolecular electron transfer is slower than catalysis. This understanding of reversibility simplifies the design principles of highly efficient and stable bioelectrocatalytic films, advancing their implementation in energy conversion. Integration of biocatalysts into redox films has systematically led to a loss of their intrinsic reversibility. Now, a specially designed redox hydrogel preserves the reversibility of a [FeFe] hydrogenase and the importance of this feature for energy conversion applications is demonstrated.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研通AI6应助香菜张采纳,获得10
1秒前
烟花应助香菜张采纳,获得10
1秒前
腼腆的寒风完成签到 ,获得积分10
1秒前
nansang完成签到 ,获得积分10
2秒前
lixinyue完成签到 ,获得积分10
2秒前
地下室没有鬼完成签到 ,获得积分10
2秒前
姬鲁宁完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
555555oooo完成签到,获得积分10
4秒前
妮妮完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
7秒前
大力水手完成签到,获得积分0
7秒前
8秒前
MORNING完成签到,获得积分10
9秒前
TJH完成签到,获得积分10
10秒前
Dreamheyheyhey完成签到,获得积分10
11秒前
CP发布了新的文献求助10
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
12秒前
琉璃完成签到,获得积分10
12秒前
su完成签到,获得积分10
12秒前
小李完成签到 ,获得积分10
12秒前
jasonwee发布了新的文献求助10
12秒前
和气生财君完成签到 ,获得积分10
14秒前
mj发布了新的文献求助20
14秒前
GankhuyagJavzan完成签到,获得积分10
14秒前
哈哈哥完成签到,获得积分10
16秒前
英俊的铭应助TNU采纳,获得10
18秒前
财路通八方完成签到 ,获得积分10
21秒前
22秒前
chenyou完成签到,获得积分10
26秒前
海虎爆破拳完成签到,获得积分10
27秒前
28秒前
薏仁完成签到 ,获得积分10
29秒前
baibai完成签到,获得积分10
31秒前
乐乐应助nakl采纳,获得10
32秒前
67号完成签到 ,获得积分10
33秒前
Fourteen完成签到 ,获得积分10
35秒前
香菜张发布了新的文献求助10
37秒前
Amosummer完成签到,获得积分10
37秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1581
以液相層析串聯質譜法分析糖漿產品中活性雙羰基化合物 / 吳瑋元[撰] = Analysis of reactive dicarbonyl species in syrup products by LC-MS/MS / Wei-Yuan Wu 1000
Biology of the Reptilia. Volume 21. Morphology I. The Skull and Appendicular Locomotor Apparatus of Lepidosauria 600
The Scope of Slavic Aspect 600
Foregrounding Marking Shift in Sundanese Written Narrative Segments 600
Rousseau, le chemin de ronde 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5539314
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4626076
关于积分的说明 14597627
捐赠科研通 4566895
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2503687
邀请新用户注册赠送积分活动 1481599
关于科研通互助平台的介绍 1453173