新規ヒドロゲナーゼの採取とモデル錯体の合成

新氢化酶的收集和模型复合物的合成

基本信息

批准号：
25620047
负责人：
小江誠司
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25620047/
关键词：
バイオミメティクス水素酸素酵素

项目摘要

水素燃料電池は、エネルギー効率が高いことや発電中の副生成物が水のみであることから、クリーンな発電システムとして実用化への期待度が高い。しかし、従来の水素燃料電池の電極触媒に使用されている白金は枯渇資源であり、その代替触媒の開発が必要とされている。これまで多くの研究機関が白金代替触媒の開発を目指してきたが、未だ実用的な触媒は開発されていない。天然には、ヒドロゲナーゼと呼ばれる水素活性化酵素が、容易に水素から電子を取り出すことがかねてより知られていた。この酵素は、燃料電池のアノード（水素極）触媒と同じ働きをしており、単位分子あたりでは白金の水素酸化能を超えているが、酸素や熱に対する不安定性から、実際の燃料電池の電極触媒としての利用はできなかった。我々は、自然には酸素や熱に安定な未知のヒドロゲナーゼが存在すると考え、種々多様な土壌を採掘し、新しいヒドロゲナーゼの探索を行った。その中から、過酷な環境に耐性のあるヒドロゲナーゼをふるい分け、最終的に精製したヒドロゲナーゼをS-77と命名した。このヒドロゲナーゼS-77をアノード触媒として半電池での触媒活性測定を行うと、単位重さあたりの活性は、白金に比べて637倍であった。実際に、水素燃料電池を作製し、水素と酸素を供給して燃料電池評価実験を行うと、白金燃料電池に比較して1.8倍の最大電力密度を示した。また、インピーダンス測定では白金よりも低い抵抗値を示した。本年度は、新たに探索、精製したヒドロゲナーゼS-77から作成した酵素電極を用いて、白金を凌駕する燃料電池の開発に成功した（Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 8895-8898、表紙に採択、プレスリリース2014年6月4日「燃料電池の白金触媒を超える水素酵素「S-77」電極の開発に成功（白金の637倍の活性）」）。

氢燃料电池具有高能源的效率，只有水才是发电期间的副产品，因此，将实际使用作为清洁发电系统有很高的希望。然而，铂用于常规氢燃料电池的电催化剂，是一种消耗资源，需要开发替代催化剂。许多研究机构旨在开发替代的铂催化剂，但尚未开发实际的催化剂。在本质上，长期以来，已知称为氢化酶的氢活化酶很容易从氢中提取电子。该酶具有与燃料电池中阳极（氢电极）催化剂相同的功能，尽管它超过了单位分子处铂的氢氧化能力，但由于其相对于氧和热量而言，由于其不稳定性而无法用作燃料电池中的实际电极催化剂。我们认为自然存在与氧气和热量稳定的未知氢酶，因此我们开采了各种各样的土壤并寻找新的氢化酶。其中，筛分了对恶劣环境的氢化酶，最终纯化的氢化酶称为S-77。当使用该氢化酶S-77作为阳极催化剂在半细胞中测量催化活性时，单位重量的活性比铂金高637倍。实际上，当制造氢燃料电池并提供氢和氧气进行燃料电池评估实验时，它显示的最大功率密度是铂燃料电池的1.8倍。此外，阻抗测量表现出比铂的电阻较低。今年，我们成功地开发了一个燃料电池，该燃料电池使用新探索和纯化的氢化氢化合酶S-77（Angew。Chem。Int。Int。2014，53，8895-8898）在封面上选择，2014年6月4日在封面上选出的燃料电池的燃料式塑料电池plate inzyuum plate plate，（比铂金高出637倍）。

项目成果

期刊论文数量（24）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Activating H2 by Hydrogenase Model Complexes

通过氢化酶模型复合物激活 H2

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kikunaga;Takahiro; Matsumoto;Takahiro; Ohta;Takehiro; Nakai;Hidetaka; Naruta;Yoshinori; Ahn;Kwang-Hyun; Watanabe;Yoshihito; Ogo;Seiji;Hirotaka Mori・Atsuhiro Osuka;松本崇弘・小江誠司;Kei Murakami・Yutaro Yamamoto・Hideki Yorimitsu・Atsuhiro Osuka;松本崇弘・小江誠司;Koji Naoda・Hirotaka Mori・Naoki Aratani・Atsuhiro Osuka;小江誠司;Tomoki Yoneda・Hirotaka Mori・Atsuhiro Osuka;Daishi Fujino・Hideki Yorimitsu・Atsuhiro Osuka;小江誠司;Tetsuro Murahashi;Takayuki Tanaka・Kota Yoshida・Atsuhiro Osuka;正井航平・白戸克典・山本浩二・村橋哲郎;小江誠司;Masaaki Kitano・Atsuhiro Osuka;小江誠司;Tetsuro Murahashi;Tomoki Yoneda・Atsuhiro Osuka;小江誠司
通讯作者：
小江誠司

水素からの電子抽出

从氢中提取电子

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Miyazaki;K. M.;K. Tsuno and K. Asakura;小江誠司
通讯作者：
小江誠司

Isolation of a MnIV acylperoxo complex and its monooxidation ability

DOI：
10.1039/c3cc43447h
发表时间：
2013-01-01
期刊：
CHEMICAL COMMUNICATIONS
影响因子：
4.9
作者：
Kikunaga, Takahiro;Matsumoto, Takahiro;Ogo, Seiji
通讯作者：
Ogo, Seiji

Inspured by Nature – New Energy Sources from Hydrogenase Model Complexes

受大自然启发——来自氢化酶模型复合物的新能源

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kikunaga;Takahiro; Matsumoto;Takahiro; Ohta;Takehiro; Nakai;Hidetaka; Naruta;Yoshinori; Ahn;Kwang-Hyun; Watanabe;Yoshihito; Ogo;Seiji;Hirotaka Mori・Atsuhiro Osuka;松本崇弘・小江誠司;Kei Murakami・Yutaro Yamamoto・Hideki Yorimitsu・Atsuhiro Osuka;松本崇弘・小江誠司;Koji Naoda・Hirotaka Mori・Naoki Aratani・Atsuhiro Osuka;小江誠司;Tomoki Yoneda・Hirotaka Mori・Atsuhiro Osuka;Daishi Fujino・Hideki Yorimitsu・Atsuhiro Osuka;小江誠司
通讯作者：
小江誠司

Purification and Characterization of an Oxygen-Evolving Photosystem II from Leptolyngbya sp. strain O-77

Leptolyngbya sp. 的释氧光系统 II 的纯化和表征。