Wëssenschaftler hu scho laang gewosst datt Platin bei wäitem de beschte Katalysator ass fir Waassermoleküle opzedeelen fir Waasserstoffgas ze produzéieren. Eng nei Studie vu Brown University Fuerscher weist firwat Platin sou gutt funktionnéiert - an et ass net de Grond deen ugeholl gouf.

D'Fuerschung, publizéiert an der ACS Catalysis, hëlleft eng bal Joerhonnert al Fuerschungsfro ze léisen, soen d'Auteuren. An et kéint hëllefe fir nei Katalysatoren ze designen fir Waasserstoff ze produzéieren déi méi bëlleg a méi reichend si wéi Platin. Dat kéint schlussendlech hëllefen d'Emissioune vu fossille Brennstoffer ze reduzéieren.

"Wa mir kënnen erausfannen wéi Waasserstoff bëlleg an effizient ze maachen, mécht et d'Dier op fir vill pragmatesch Léisunge fir fossilfräi Brennstoffer a Chemikalien", sot den Andrew Peterson, Associate Professor an der Brown's School of Engineering an de Senior Autor vun der Studie. . "Waasserstoff kann a Brennstoffzellen benotzt ginn, kombinéiert mat iwwerschësseg CO2 fir Brennstoff ze maachen oder kombinéiert mat Stickstoff fir Ammoniakdünger ze maachen. Et gëtt vill wat mir mat Waasserstoff maache kënnen, awer fir Waasser ze spalten eng skalierbar Waasserstoffquell brauche mir e méi bëllege Katalysator.

Den Design vun neie Katalysatoren fänkt un mam Verständnis wat Platin sou speziell fir dës Reaktioun mécht, seet de Peterson, an dat ass wat dës nei Fuerschung zielt fir erauszefannen.

Dem Platin säin Erfolleg gouf laang u seng "Goldilocks" bindend Energie zougeschriwwen. Ideal Katalysatoren halen op reagéierend Molekülle weder ze locker nach ze enk, mee iergendwou an der Mëtt. Bindt d'Moleküle ze locker an et ass schwéier eng Reaktioun unzefänken. Bindt se ze enk an d'Moleküle hänken op d'Uewerfläch vum Katalysator, sou datt eng Reaktioun schwéier ze kompletéieren. D'Verbindungsenergie vu Waasserstoff op Platin geschitt just fir déi zwee Deeler vun der Waassersplitsreaktioun perfekt ze balanséieren - an dofir hunn déi meescht Wëssenschaftler gegleeft datt et dat Attribut ass deen Platin sou gutt mécht.

Awer et waren Grënn fir ze froen ob dat Bild richteg war, seet de Peterson. Zum Beispill, e Material mam Numm Molybdän Disulfid (MoS2) huet eng verbindlech Energie ähnlech wéi Platin, awer ass e vill méi schlëmme Katalysator fir d'Waassersplitsreaktioun. Dat suggeréiert datt bindend Energie net déi ganz Geschicht ka sinn, seet de Peterson.

Fir erauszefannen wat geschitt ass, hunn hien a seng Kollegen d'Waassersplitsreaktioun op Platin Katalysatoren studéiert mat enger spezieller Method déi se entwéckelt hunn fir d'Behuele vun eenzel Atomer an Elektronen an elektrochemesche Reaktiounen ze simuléieren.

D'Analyse huet gewisen datt d'Waasserstoffatomer, déi un d'Uewerfläch vum Platin bei der "Goldilocks" bindend Energie gebonnen sinn, guer net un der Reaktioun deelhuelen wann d'Reaktiounsquote héich ass. Amplaz nestéiere se sech an der Uewerflächekristallin Schicht vum Platin, wou se inert Zuschauer bleiwen. D'Waasserstoffatome, déi un der Reaktioun deelhuelen, si vill méi schwaach gebonnen wéi déi vermeintlech "Goldilocks" Energie. An anstatt am Gitter ze nestéieren, sëtze se uewen op de Platinatome, wou se fräi si sech mateneen ze treffen fir H2 Gas ze bilden.

Et ass déi Bewegungsfräiheet fir Waasserstoffatome op der Uewerfläch, déi Platin sou reaktiv mécht, schléissen d'Fuerscher.

"Wat dëst eis seet ass datt d'Sich no dëser 'Goldilocks' bindender Energie net de richtege Designprinzip fir déi héich Aktivitéitsregioun ass," sot de Peterson. "Mir proposéieren datt den Design vun Katalysatoren, déi Waasserstoff an dësem héich mobilen a reaktiven Zoustand setzen, de Wee ass."