Wittenskippers hawwe al lang bekend dat platina fierwei de bêste katalysator is foar it splitsen fan wettermolekulen om wetterstofgas te produsearjen. In nije stúdzje troch ûndersikers fan 'e Brown University lit sjen wêrom platina sa goed wurket - en it is net de reden dat is oannommen.

It ûndersyk, publisearre yn ACS Catalysis, helpt om in hast ieu-âlde ûndersyksfraach op te lossen, sizze de auteurs. En it kin helpe by it ûntwerpen fan nije katalysatoren foar it produsearjen fan wetterstof dy't goedkeaper en folle mear binne dan platina. Dat kin úteinlik helpe by it ferminderjen fan útstjit fan fossile brânstoffen.

"As wy kinne útfine hoe't wy wetterstof goedkeap en effisjint meitsje kinne, iepenet it de doar nei in protte pragmatyske oplossingen foar fossylfrije brânstoffen en gemikaliën," sei Andrew Peterson, in associate professor yn Brown's School of Engineering en senior auteur fan 'e stúdzje. . "Waterstof kin brûkt wurde yn brânstofsellen, kombinearre mei tefolle CO2 om brânstof te meitsjen of kombineare mei stikstof om ammoniakdong te meitsjen. D'r is in soad dat wy mei wetterstof kinne dwaan, mar om wettersplitsing in skaalbere wetterstofboarne te meitsjen, hawwe wy in goedkeapere katalysator nedich."

It ûntwerpen fan nije katalysatoren begjint mei it begripen fan wat platina sa spesjaal makket foar dizze reaksje, seit Peterson, en dat is wat dit nije ûndersyk wie om út te finen.

It súkses fan Platina is lang taskreaun oan syn "Goldilocks" binende enerzjy. Ideale katalysatoren hâlde oan reagearjende molekulen noch te los noch te strak, mar earne yn 'e midden. Bind de molekulen te los en it is lestich om in reaksje te begjinnen. Bine se te strak en molekulen plakke oan it oerflak fan 'e katalysator, wêrtroch in reaksje dreech te foltôgjen is. De binende enerzjy fan wetterstof op platina bart krekt om de twa dielen fan 'e wettersplitsende reaksje perfekt te balansearjen - en sa hawwe de measte wittenskippers leaud dat it dat attribút is dat platina sa goed makket.

Mar d'r wiene redenen om te freegjen oft dat byld krekt wie, seit Peterson. Bygelyks, in materiaal neamd molybdenumdisulfide (MoS2) hat in binende enerzjy fergelykber mei platina, mar is in folle slimmer katalysator foar de wettersplitsende reaksje. Dat suggerearret dat binende enerzjy net it folsleine ferhaal kin wêze, seit Peterson.

Om út te finen wat der bart, studearre hy en syn kollega's de wettersplitsingsreaksje op platinakatalysatoren mei in spesjale metoade dy't se ûntwikkele om it gedrach fan yndividuele atomen en elektroanen te simulearjen yn elektrogemyske reaksjes.

De analyze liet sjen dat de wetterstofatomen dy't bûn binne oan it oerflak fan platina by de "Goldilocks" binende enerzjy eins net meidwaan oan 'e reaksje as de reaksjesnelheid heech is. Ynstee dêrfan nestelje se har binnen it oerflak kristallijne laach fan it platina, wêr't se inerte omstanners bliuwe. De wetterstofatomen dy't meidwaan oan 'e reaksje binne folle swakker bûn dan de sabeare "Goldilocks" enerzjy. En ynstee fan nestelje yn it rooster, sitte se boppe op 'e platina-atomen, wêr't se frij binne om elkoar te treffen om H2-gas te foarmjen.

It is dy frijheid fan beweging foar wetterstofatomen op it oerflak dy't platina sa reaktyf makket, konkludearje de ûndersikers.

"Wat dit ús fertelt is dat it sykjen nei dizze 'Goldilocks' binende enerzjy net it juste ûntwerpprinsipe is foar de regio mei hege aktiviteit," sei Peterson. "Wy suggerearje dat it ûntwerpen fan katalysatoren dy't wetterstof yn dizze heul mobile en reaktive steat sette de manier om te gean."