“催化剂介导能量比较有效的质子传输以实现可逆性”

就太阳能而言，将电能作为燃料储存，将这种能源作用于黑暗和暴风雨的日子。 挑战是制造催化剂，促使反应产生氢等燃料，打破燃料释放能量。 大自然每天都采用构成池塘渣滓的微生物之类的微小微生物。 这些酶在室温和压力下可逆地向两个方向作用，而不增加能量。

太平洋国家研究所的科学家们建立了模仿自然界氢分解酶的催化剂，在不增加能量的情况下在室温和压力下可逆地工作。 这是通过连接产生外部支架相互作用的氨基酸，通过控制质子的运动来稳定催化剂的结构来实现的。 通过引入由这种酶驱动的支架，效率最高，模仿酶的特征。

寻找将电能转换为燃料的方法有助于大规模的太阳能、风能和燃料电池。 创造和采用这种燃料需要迅速有效的催化剂。 这个小组的设计处理了催化剂的一个重要问题。 如何以最小的能量添加操作，使其向两个方向动作。 能量输入与如何移动质子密切相关。 如果质子不能比较有效地移动，催化剂的循环就会变慢，因为催化剂的立足之地受到阻碍。 在这项研究中，这个团队为质子旅行奠定了基础。 现在，催化剂的载体有助于移动质子，而不是阻挡它们。

负责这项研究的wendy shaw博士说，这种合成催化剂清楚地显示出催化剂不同层间错综复杂的相互作用，并开始模仿某些酶所关注的许多杂合性。 shaw在她的职业生涯中一直致力于催化剂及其结构。

在酶和合成催化剂中，质子从反应金属迅速移动到分子外部，这是分子氢燃料和电的可逆反应所不可缺少的。 这个反应包括将两个质子和两个电子结合产生氢，或者分离氢放出电(电子)。

该等式为h2- 2h + (质子) + 2e-)电子)。

研究人员重新设计了镍基催化剂的外周，形成了质子路径。 分裂h2后，质子很容易从催化剂的金属心脏通过结构支架转移到周围的溶剂，催化剂准备进行另一个反应循环。

为了确立这条道路，这个团队在催化剂的外周添加了天然氨基酸层，被称为外部协调球。 他们采用氨基酸苯丙氨酸。 与以往稳定活性位点的尝试相比，氨基酸在外部配位球上增加了较强的分子间相互作用。 该设计使催化剂实现了酶最惊人的特征之一——催化可逆性。

由于苯丙氨酸中苯环之间的相互作用，所需的构象和质子路径稳定，从而发生可逆性。 重新设计的支架有助于定位继电器，使质子沿着质子通道移动，改变活性部位以实现最大的效率。

该路径使质子从活性位点的镍通过胺、nh、然后羧基、cooh，到达溶剂环境。 这种简单受控的质子运动对可逆性很重要。

催化剂在h2中分裂氢键，在室温下产生质子。 重新构建质子生成h2。 也就是说，它不需要额外的能量，而是可逆地工作。 这需要苯基和质子路径之间的相互作用。 在这项研究之前，效率和速度的这种组合只出现在室温下的酶中。 新型合成催化剂快速高效。

这只是个开始。 这个复合体在两个方向上相当快，同时以酶的效率工作，但不如最快的酶快。 应该能够实现更快的催化剂，那也是可逆的。 这是未来的重要课题。 学习中需要怎样和那些功能一起工作？ shaw先生说。

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