Ферменты в топливных элементах

Научная группа направления

Водородные топливные элементы (ТЭ) позволяют эффективно трансформировать химическую энергию в электричество. При этом в качестве катализатора наиболее активно используется платина, что ограничивает масштабирование производство топливных элементов. Ферменты гидрогеназы обладают высокой активностью, что делает их перспективными для использования в качестве аналога платины.

Ключевые задачи:

1. Иммобилизация фермента на углеродные наночастицы
2. Анализ факторов и ключевых ограничений активности гидрогеназы на электроде
3. Создание оптимального мембранно-электродного блока с использованием катион-проводящей мембраны
4. Анализ структуры и кинетики фермента

Ключевые слова: биотопливные элементы, гидрогеназа, Thiocapsa bogorovii, ориентированная иммобилизация, биоэнергетика, электрохимия ферментов, прямой электронный перенос

Объекты/штаммы

Ключевые результаты и вклад

1. Разработан простой метод гидрофобной иммобилизации HydSL гидрогеназы на углеродных частицах Vulcan XC72R для использования в топливных элементах с полимерным электролитом. Показана, высокая эффективность этого метода, обеспечивающая высокую плотность тока. Эффективная иммобилизация является ключевым этапом разработки гидрогеназных электродов.
2. Получен мутантный белок с заменой 54 аминокислот на C – конце малой субъединицы 6His меткой c дистальной меткой вблизи дистального FeS кластера, что позволило эффективно иммобилизовать фермент на модифицированный Vulсan и повысить удельную активность фермента

Научные публикации и выступления на конференциях

2023 год

1. Tsygankov A.A., Zorin N.A., Starodubov A.S., Khasimov M.K., Melnikova M.S., Doronin I.A., Vasilov R.G. A simple method for oriented immobilization of HydSL-hydrogenase of Thiocapsa bogorovii on carbon electrodes. Int J Hydrogen Energy 2023;1862, 39989-39999
   https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.07.140.