Ферменты для топливных ячеек

Графитовые электроды, модифицированные стабильными ферментами, могут оказаться полезными в производстве топливных ячеек.

Лакказы представляют собой медьсодержащие ферменты, использующие электроны для эффективного окисления кислорода воды в бимолекулярный кислород. Это обстоятельство позволяет рассматривать их как потенциальные электрокатализаторы катодных процессов водородо-кислородных топливных ячеек. В этом типетопливных ячеек молекула водорода разрушается до ионов Н+ и электронов.

Фразер Армстронг (Fraser Armstrong) с соавторами из Университета Оксфорда провели химическую модификацию графитовых электродов антраценом для того, чтобы добиться прочного связывания электрода с лакказой. Армстронг объясняет выбор антрацена тем, что эта длинная гидрофобная молекула, форма которой подобна форме нативного субстрата лакказы. Таким образом, антрацен может внедриться в активный центр фермента и приблизиться к одному из атомов меди, на котором происходит окисление молекулярного кислорода и образование воды. Антрацен не только связывает лакказу с электродом, но также может являться молекулярным проводником электронов и доставлять их «внутрь» фермента, ближе к месту непосредственного восстановления кислорода.

Антраценовый «контакт», модифицирующий электрод, важен для обеспечения высокоэффективной и длительной активности катода в восстановлении кислорода. Без антраценовой «прокладки» эффективность доставки электронов к ферменту понижается, связывание лакказы с электроном нестабильно, что, в свою очередь, ведет к понижению активности фермент-модифицированного электрода. Возможность использования графитного электрода также относится к преимуществам метода, так как стоимость графита существенно ниже стоимости благородных металлов, обычно использующихся для изготовления электродов на основе лакказы.

Армстронг отмечает, что планирует посвятить будущие исследования разработке приемлемых способов иммобилизации других ферментов на электродах. Особенный интерес для британского исследователя представляет способ иммобилизации гидрогеназ.

www.chemport.ru