Alimlər çoxdan bilirdilər ki, platinin hidrogen qazı çıxarmaq üçün su molekullarını parçalamaq üçün ən yaxşı katalizatordur. Brown Universitetinin tədqiqatçıları tərəfindən edilən yeni bir araşdırma, platinin niyə bu qədər yaxşı işlədiyini göstərir - və bu, güman edilən səbəb deyil.

Müəlliflər deyirlər ki, ACS Catalysis-də dərc olunan tədqiqat, təxminən bir əsrlik tədqiqat sualını həll etməyə kömək edir. Və bu, hidrogen istehsalı üçün platindən daha ucuz və daha çox olan yeni katalizatorların layihələndirilməsinə kömək edə bilər. Bu, nəhayət, qalıq yanacaqlardan emissiyaların azaldılmasına kömək edə bilər.

Braun Mühəndislik Məktəbinin dosenti və tədqiqatın baş müəllifi Andrew Peterson, "Əgər biz hidrogeni ucuz və səmərəli şəkildə necə əldə edəcəyimizi anlaya bilsək, bu, qalıqsız yanacaq və kimyəvi maddələr üçün çoxlu praqmatik həllərin qapısını açır" dedi. . “Hidrogen yanacaq hüceyrələrində istifadə edilə bilər, yanacaq hazırlamaq üçün artıq CO2 ilə birləşdirilə bilər və ya ammonyak gübrəsi hazırlamaq üçün azotla birləşdirilə bilər. Hidrogenlə edə biləcəyimiz çox şey var, lakin suyun parçalanmasını miqyaslı bir hidrogen mənbəyi etmək üçün daha ucuz katalizator lazımdır”.

Peterson deyir ki, yeni katalizatorların layihələndirilməsi platini bu reaksiya üçün nəyin xüsusi etdiyini başa düşməkdən başlayır və bu yeni araşdırmanın məqsədi məhz budur.

Platinumun müvəffəqiyyəti uzun müddətdir ki, onun "Qızıl kilidlər" bağlayan enerjisi ilə əlaqələndirilir. İdeal katalizatorlar reaksiya verən molekulları nə çox boş, nə də çox sıx deyil, ortada bir yerdə tuturlar. Molekulları çox sərbəst bağlayın və reaksiyaya başlamaq çətindir. Onları çox sıx bağlayın və molekullar katalizatorun səthinə yapışaraq reaksiyanı tamamlamağı çətinləşdirir. Platin üzərində hidrogenin bağlanma enerjisi suyun parçalanması reaksiyasının iki hissəsini mükəmməl şəkildə tarazlayır və buna görə də əksər elm adamları platini bu qədər yaxşı edən atribut olduğuna inanırlar.

Peterson deyir ki, bu şəklin doğru olub-olmadığını şübhə altına almaq üçün səbəblər var idi. Məsələn, molibden disulfidi (MoS2) adlanan material platinə bənzər bir bağlama enerjisinə malikdir, lakin suyun parçalanması reaksiyası üçün daha pis katalizatordur. Peterson deyir ki, bu, bağlayıcı enerjinin tam hekayə ola bilməyəcəyini göstərir.

Nə baş verdiyini öyrənmək üçün o və həmkarları elektrokimyəvi reaksiyalarda ayrı-ayrı atomların və elektronların davranışını simulyasiya etmək üçün hazırladıqları xüsusi metoddan istifadə edərək platin katalizatorlarında suyun parçalanması reaksiyasını öyrəndilər.

Təhlil göstərdi ki, platinin səthi ilə “Goldilocks” bağlanma enerjisi ilə bağlanmış hidrogen atomları reaksiya sürəti yüksək olduqda, əslində reaksiyada ümumiyyətlə iştirak etmir. Bunun əvəzinə, onlar platinin səthi kristal təbəqəsi içərisində yuva qururlar və burada inert bir izləyici olaraq qalırlar. Reaksiyada iştirak edən hidrogen atomları güman edilən “Qızıl kilidlər” enerjisindən çox daha zəif bağlıdır. Və onlar qəfəsdə yuva qurmaqdansa, platin atomlarının üstündə otururlar, burada H2 qazı yaratmaq üçün bir-birləri ilə görüşməkdə sərbəstdirlər.

Tədqiqatçılar belə nəticəyə gəliblər ki, platini bu qədər reaktiv edən səthdə hidrogen atomları üçün hərəkət azadlığıdır.

“Bu bizə deyir ki, bu “Goldilocks” bağlayıcı enerjini axtarmaq yüksək aktivlik bölgəsi üçün düzgün dizayn prinsipi deyil” dedi Peterson. “Biz təklif edirik ki, hidrogeni bu yüksək mobil və reaktiv vəziyyətə salan katalizatorların layihələndirilməsi yoldur.”