Wasserstoff gewinnen mit biologischen Eisen‐Schwefel‐Zentren

Molekularer Wasserstoff gilt als Energieträger der Zukunft. Bisher lässt er sich im großtechnischen Maßstab allerdings nicht hinreichend effizient herstellen. Eine Synthesemethode basiert auf Enzymen – allerdings sind die Reaktionsprinzipien der enzymatischen H-Produktion noch aufzuklären. Dabei ist Infrarotspektroskopie zentral.

Hydrogenasen sind gasverarbeitende Eisen-Schwefel-Enzyme, die vor allem in anaerob lebenden Einzellern vorkommen, aber auch in Grünalgen.¹⁾ Sie katalysieren die reversible Reduktion von Protonen zu molekularem Wasserstoff gemäß der Formel 2 H⁺ + 2 e^– → H₂.

Im katalytischen Zentrum von Hydrogenasen befindet sich immer ein redoxaktives Metallion. Auf Graphit- oder Metallelektroden lassen sich Hydrogenasen zur H₂-Produktion anregen. Dabei fallen unter Laborbedingungen vor allem die [FeFe]-Hydrogenasen positiv auf: Sie produzieren bei Raumtemperatur und physiologischen pH-Werten in wässriger Lösung mehr als 10 000 Moleküle H₂ pro Sekunde und Enzym.²⁾ Die elektrochemische Überspannung ist dabei fast null – [FeFe]-Hydrogenasen sind also perfekte Katalysatoren. Ihre Reakt

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