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김의진
김의진 (Eui-Jin Kim) 저자 이메일 보기
Virginia Tech
 
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Ultra-Rapid Rates of Water Splitting for Biohydrogen Gas Production through in vitro Artificial Enzymatic Pathways
열기 Authors and Affiliations

Abstract
Unlocking the potential of the hydrogen economy requires breakthroughs of production, storage, distribution, and infrastructure. Here we demonstrate an in vitro artificial enzymatic pathway that can produce hydrogen at extremely high rates by splitting water energized by carbohydrates (e.g., starch). This fifteen hyperthermophilic enzymes pathway is comprised of ATP-free starch phosphorylation, an NAD-based pentose phosphate pathway, and a biomimetic electron transport chain consisting of a diaphorase, an electron mediator benzyl viologen (BV), and a [NiFe]-hydrogenase, whereas fast electron transfer was facilitated by utilizing a BV-conjugated diaphorase. The highest reaction rate of 530 mmol H2/L/h was accomplished at 80°C. Two NAD-conjugated dehydrogenases were further applied to enable nine-day hydrogen production with a total turnover number of NAD of over 100,000, along with hyperthermophilic enzymes. This biohydrogen production system characterized in the highest chemical-energy efficiency and exceptionally-high reaction rate addresses challenges associated with cost-effective, distributed hydrogen production, off-board hydrogen storage, and infrastructure.
논문정보
- 형식: Research article
- 게재일: 2018년 05월 (BRIC 등록일 2018-05-13)
- 연구진: 국외연구진
- 분야: Biotechnology, Systems Biology, Biochemistry
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