Sciencistoj longe scias, ke plateno estas senkompare la plej bona katalizilo por fendi akvomolekulojn por produkti hidrogenan gason. Nova studo de Brown University-esploristoj montras kial plateno funkcias tiel bone—kaj ĝi ne estas la kialo, kiun oni supozis.

La esploro, publikigita en ACS Catalysis, helpas solvi preskaŭ jarcentan esploran demandon, diras la aŭtoroj. Kaj ĝi povus helpi en la dezajno de novaj kataliziloj por produkti hidrogenon, kiuj estas pli malmultekostaj kaj pli abundaj ol plateno. Tio povus finfine helpi redukti emisiojn de fosiliaj brulaĵoj.

"Se ni povas eltrovi kiel fari hidrogenon malmultekoste kaj efike, ĝi malfermas la pordon al multaj pragmataj solvoj por senfosiliaj brulaĵoj kaj kemiaĵoj," diris Andrew Peterson, asociita profesoro en la Lernejo de Inĝenieristiko de Brown kaj la ĉefa aŭtoro de la studo. . "Hidrogeno povas esti uzata en fuelpiloj, kombinita kun troa CO2 por produkti brulaĵon aŭ kombinita kun nitrogeno por fari amoniako-sterkon. Estas multo, kion ni povas fari kun hidrogeno, sed por fari akvon skaleblan hidrogenfonton, ni bezonas pli malmultekostan katalizilon."

Dezajni novajn katalizilojn komenciĝas per kompreno, kio faras platenon tiel speciala por ĉi tiu reago, Peterson diras, kaj tion ĉi tiu nova esplorado celis eltrovi.

La sukceso de Plateno estis delonge atribuita al ĝia "Oraj Buketoj" liga energio. Idealaj kataliziloj tenas sin al reagaj molekuloj nek tro loze nek tro malloze, sed ie en la mezo. Ligu la molekulojn tro malloze kaj estas malfacile komenci reagon. Ligu ilin tro firme kaj molekuloj algluiĝas al la surfaco de la katalizilo, igante reagon malfacile kompletigi. La liga energio de hidrogeno sur plateno simple okazas perfekte ekvilibrigi la du partojn de la akvodivida reago—kaj do plej multaj sciencistoj kredis, ke tio estas tiu atributo, kiu faras platenon tiel bona.

Sed estis kialoj por pridubi ĉu tiu bildo estis ĝusta, Peterson diras. Ekzemple, materialo nomita molibdendisulfido (MoS2) havas ligan energion similan al plateno, tamen estas multe pli malbona katalizilo por la akvodisiga reago. Tio sugestas, ke liga energio ne povas esti la plena rakonto, Peterson diras.

Por ekscii, kio okazis, li kaj liaj kolegoj studis la akvo-dividantan reagon sur platenaj kataliziloj uzante specialan metodon, kiun ili evoluigis por simuli la konduton de individuaj atomoj kaj elektronoj en elektrokemiaj reakcioj.

La analizo montris, ke la hidrogenaj atomoj, kiuj estas ligitaj al la surfaco de plateno ĉe la ligenergio de "Oraj Buketoj", fakte tute ne partoprenas en la reago kiam la reakcia rapideco estas alta. Anstataŭe, ili nestas sin ene de la surfaca kristala tavolo de la plateno, kie ili restas inertaj spektantoj. La hidrogenaj atomoj kiuj ja partoprenas en la reago estas multe pli malforte ligitaj ol la supozata "Oraj bukloj" energio. Kaj prefere ol nestiĝi en la krado, ili sidas sur la platenaj atomoj, kie ili rajtas renkontiĝi unu kun la alia por formi H2-gason.

Estas tiu libereco de moviĝo por hidrogenaj atomoj sur la surfaco kiu faras platenon tiel reaktiva, la esploristoj konkludas.

"Kion ĉi tio diras al ni, estas, ke serĉi ĉi tiun ligan energion de 'Oraj Rilokoj' ne estas la ĝusta dezajna principo por la alta aktiva regiono," diris Peterson. "Ni sugestas, ke desegni katalizilojn, kiuj metas hidrogenon en ĉi tiun tre moveblan kaj reaktivan staton, estas la vojo por iri."