Os científicos saben desde hai tempo que o platino é, con moito, o mellor catalizador para dividir as moléculas de auga para producir hidróxeno gaseoso. Un novo estudo realizado por investigadores da Brown University mostra por que o platino funciona tan ben, e non é o motivo polo que se asumiu.

A investigación, publicada en ACS Catalysis, axuda a resolver unha cuestión de investigación case centenaria, din os autores. E podería axudar a deseñar novos catalizadores para producir hidróxeno que son máis baratos e máis abundantes que o platino. En definitiva, isto podería axudar a reducir as emisións dos combustibles fósiles.

"Se podemos descubrir como fabricar hidróxeno de forma barata e eficiente, abre a porta a moitas solucións pragmáticas para combustibles e produtos químicos libres de fósiles", dixo Andrew Peterson, profesor asociado da Brown's School of Engineering e autor principal do estudo. . “O hidróxeno pódese usar nas pilas de combustible, combinado co exceso de CO2 para facer combustible ou combinado con nitróxeno para facer fertilizante amoníaco. Hai moito que podemos facer co hidróxeno, pero para que a división da auga sexa unha fonte escalable de hidróxeno, necesitamos un catalizador máis barato.

O deseño de novos catalizadores comeza por comprender o que fai que o platino sexa tan especial para esta reacción, di Peterson, e iso é o que pretende descubrir esta nova investigación.

O éxito de Platinum foi atribuído durante moito tempo á súa enerxía de unión "Ríos de ouro". Os catalizadores ideais agárranse ás moléculas que reaccionan nin demasiado laxos nin demasiado fortes, senón nalgún lugar no medio. Une as moléculas con demasiada soltura e é difícil comezar unha reacción. Únaos demasiado forte e as moléculas adhírense á superficie do catalizador, facendo que unha reacción sexa difícil de completar. A enerxía de unión do hidróxeno no platino equilibra perfectamente as dúas partes da reacción de división da auga, polo que a maioría dos científicos creron que ese atributo fai que o platino sexa tan bo.

Pero había razóns para cuestionar se esa imaxe era correcta, di Peterson. Por exemplo, un material chamado disulfuro de molibdeno (MoS2) ten unha enerxía de unión similar ao platino, aínda que é un catalizador moito peor para a reacción de división da auga. Iso suxire que a enerxía de unión non pode ser a historia completa, di Peterson.

Para descubrir o que estaba a suceder, el e os seus colegas estudaron a reacción de división da auga en catalizadores de platino utilizando un método especial que desenvolveron para simular o comportamento de átomos e electróns individuais nas reaccións electroquímicas.

A análise mostrou que os átomos de hidróxeno que están ligados á superficie do platino na enerxía de unión dos "Ríos de ouro" non participan en nada na reacción cando a velocidade de reacción é alta. Pola contra, aníñanse dentro da capa cristalina superficial do platino, onde permanecen espectadores inertes. Os átomos de hidróxeno que participan na reacción están unidos moito máis débilmente que a suposta enerxía "Ríos de ouro". E en lugar de aniñarse na rede, sitúanse encima dos átomos de platino, onde son libres de reunirse entre si para formar gas H2.

É esa liberdade de movemento dos átomos de hidróxeno na superficie a que fai que o platino sexa tan reactivo, conclúen os investigadores.

"O que isto nos di é que buscar esta enerxía de unión de 'Ríos de ouro' non é o principio de deseño axeitado para a rexión de alta actividade", dixo Peterson. "Suxerimos que o camiño a seguir é deseñar catalizadores que poñan hidróxeno neste estado altamente móbil e reactivo".