Эрдэмтэд цагаан алт нь устөрөгчийн хий үүсгэхийн тулд усны молекулуудыг хуваах хамгийн сайн катализатор гэдгийг эртнээс мэддэг байсан. Брауны их сургуулийн судлаачдын хийсэн шинэ судалгаагаар цагаан алт яагаад ийм сайн ажилладагийг харуулсан бөгөөд энэ нь таамагласан шалтгаан биш юм.

ACS Catalysis сэтгүүлд нийтлэгдсэн судалгаа нь бараг зуун жилийн түүхтэй судалгааны асуудлыг шийдвэрлэхэд тусалдаг гэж зохиогчид хэлж байна. Мөн энэ нь цагаан алтнаас хамаагүй хямд, элбэг устөрөгч үйлдвэрлэх шинэ катализаторыг зохион бүтээхэд тусалж чадна. Энэ нь эцсийн дүндээ чулуужсан түлшний ялгаруулалтыг бууруулахад тусалж чадна.

"Хэрэв бид устөрөгчийг хэрхэн хямд, үр ашигтай болгохыг олж мэдвэл энэ нь чулуужсан түлш, химийн бодисын олон прагматик шийдлүүдийн үүд хаалгыг нээж өгдөг" гэж Брауны инженерийн сургуулийн дэд профессор, судалгааны ахлах зохиолч Эндрю Петерсон хэлэв. . “Устөрөгчийг түлшний эсэд ашиглаж, илүүдэл CO2-тэй нийлүүлж түлш, эсвэл азоттой хослуулан аммиакийн бордоо хийж болно. Устөрөгчөөр бид маш их зүйлийг хийж чадна, гэхдээ усыг задлах устөрөгчийн эх үүсвэр болгохын тулд бидэнд хямд катализатор хэрэгтэй байна."

Шинэ катализаторыг зохион бүтээх нь цагаан алт нь энэ урвалд юу онцгой байдгийг ойлгохоос эхэлдэг гэж Петерсон хэлэв.

Платинумын амжилт нь "Алтан цоож"-ыг холбодог энергитэй удаан хугацааны туршид холбоотой байдаг. Тохиромжтой катализаторууд урвалд орж буй молекулуудыг хэт сул ч, хэт чанга ч биш, харин дунд нь хаа нэгтээ барьдаг. Молекулуудыг хэтэрхий сул холбодог тул хариу үйлдэл хийхэд хэцүү байдаг. Тэдгээрийг хэт чанга холбож, молекулууд катализаторын гадаргуу дээр наалдаж, урвалыг дуусгахад хэцүү болгодог. Цагаан алт дээрх устөрөгчийг холбох энерги нь ус хуваах урвалын хоёр хэсгийг төгс тэнцвэржүүлдэг тул ихэнх эрдэмтэд цагаан алтыг маш сайн болгодог шинж чанар гэж үздэг.

Гэхдээ энэ зураг зөв эсэхэд эргэлзэх шалтгаан байсан гэж Петерсон хэлэв. Жишээлбэл, молибдений дисульфид (MoS2) гэж нэрлэгддэг материал нь цагаан алттай төстэй холбох энергитэй боловч ус хуваах урвалын хурдасгагчаас хамаагүй муу юм. Энэ нь холбох энерги нь бүрэн түүх байж чадахгүй гэдгийг харуулж байна гэж Петерсон хэлэв.

Юу болж байгааг олж мэдэхийн тулд тэрээр болон түүний хамтрагчид цахилгаан химийн урвал дахь атом, электронуудын зан төлөвийг дуурайлган загварчлах тусгай аргыг ашиглан цагаан алтны катализатор дээр ус хуваах урвалыг судалжээ.

Шинжилгээгээр цагаан алтны гадаргуутай "Алтан цоож"-ын холболтын энергийг холбосон устөрөгчийн атомууд урвалын хурд өндөр байх үед урвалд огт оролцдоггүй болохыг харуулсан. Үүний оронд тэд цагаан алтны гадаргуугийн талст давхаргад үүрлэж, тэнд идэвхгүй үзэгчид хэвээр үлддэг. Урвалд оролцдог устөрөгчийн атомууд нь "Алтан цоож"-ын энергиэс хамаагүй сул холбоотой байдаг. Тэд торонд үүрлэхээсээ илүү цагаан алтны атомуудын дээр сууж, H2 хий үүсгэхийн тулд бие биетэйгээ чөлөөтэй уулздаг.

Гадаргуу дээрх устөрөгчийн атомуудын хөдөлгөөний эрх чөлөө нь цагаан алтыг маш идэвхтэй болгодог гэж судлаачид дүгнэжээ.

Питерсон хэлэхдээ, "Энэ нь бидэнд "Алтан цоож"-ыг холбох энергийг хайж олох нь өндөр идэвхтэй бүс нутгийн дизайны зөв зарчим биш гэдгийг харуулж байна" гэж Петерсон хэлэв. "Бид устөрөгчийг ийм өндөр хөдөлгөөнтэй, реактив төлөвт оруулдаг катализаторыг зохион бүтээхийг санал болгож байна."