वैज्ञानिकहरूले लामो समयदेखि थाहा पाएका छन् कि प्लैटिनम हाइड्रोजन ग्याँस उत्पादन गर्न पानीको अणुहरू विभाजन गर्नको लागि सबैभन्दा राम्रो उत्प्रेरक हो। ब्राउन युनिभर्सिटीका अन्वेषकहरूले गरेको एउटा नयाँ अध्ययनले प्लेटिनमले किन राम्रोसँग काम गर्छ भनी देखाउँछ - र यो कारण मानिएको होइन।

ACS Catalysis मा प्रकाशित अनुसन्धानले लगभग शताब्दी पुरानो अनुसन्धान प्रश्न समाधान गर्न मद्दत गर्छ, लेखकहरू भन्छन्। र यसले प्लाटिनम भन्दा सस्तो र प्रशस्त हाइड्रोजन उत्पादन गर्न नयाँ उत्प्रेरकहरू डिजाइन गर्न मद्दत गर्न सक्छ। यसले अन्ततः जीवाश्म ईन्धनबाट उत्सर्जन कम गर्न मद्दत गर्न सक्छ।

"यदि हामीले हाइड्रोजनलाई सस्तो र प्रभावकारी रूपमा कसरी बनाउने भनेर पत्ता लगाउन सक्छौं भने, यसले जीवाश्म-रहित इन्धन र रसायनहरूको लागि धेरै व्यावहारिक समाधानहरूको ढोका खोल्छ," ब्राउन्स स्कूल अफ इन्जिनियरिङका सहयोगी प्राध्यापक र अध्ययनका वरिष्ठ लेखक एन्ड्रयू पिटरसनले भने। । "हाइड्रोजन ईन्धन कोशिकाहरूमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, ईन्धन बनाउन को लागी अतिरिक्त CO2 संग संयुक्त वा नाइट्रोजन संग अमोनिया उर्वरक बनाउन को लागी। हामीले हाइड्रोजनसँग गर्न सक्ने धेरै कुराहरू छन्, तर पानीलाई स्केलेबल हाइड्रोजन स्रोत बनाउन, हामीलाई सस्तो उत्प्रेरक चाहिन्छ।

नयाँ उत्प्रेरकहरू डिजाइन गर्दा यो प्रतिक्रियाको लागि प्लैटिनमलाई के विशेष बनाउँछ भनेर बुझेर सुरु हुन्छ, पीटरसन भन्छन्, र यो नयाँ अनुसन्धानले पत्ता लगाउने उद्देश्य राखेको छ।

प्लेटिनमको सफलता लामो समयदेखि यसको "गोल्डीलक्स" बाध्यकारी ऊर्जालाई श्रेय दिइएको छ। आदर्श उत्प्रेरकहरू प्रतिक्रिया गर्ने अणुहरूलाई न त धेरै ढिलो वा धेरै कडा रूपमा, तर बीचमा कतै समात्छन्। अणुहरूलाई धेरै ढिलोसँग बाँध्नुहोस् र प्रतिक्रिया सुरु गर्न गाह्रो छ। तिनीहरूलाई धेरै कडासँग बाँध्नुहोस् र अणुहरू उत्प्रेरकको सतहमा टाँस्छन्, प्रतिक्रिया पूरा गर्न गाह्रो बनाउँदछ। प्लैटिनममा हाइड्रोजनको बाध्यकारी ऊर्जाले पानी-विभाजन प्रतिक्रियाको दुई भागहरूलाई पूर्ण रूपमा सन्तुलनमा राख्छ- र त्यसैले धेरै वैज्ञानिकहरूले विश्वास गरेका छन् कि यो त्यो विशेषता हो जसले प्लेटिनमलाई राम्रो बनाउँछ।

तर त्यहाँ प्रश्न गर्ने कारणहरू थिए कि त्यो तस्वीर सही थियो, पीटरसन भन्छन्। उदाहरणका लागि, मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड (MoS2) भनिने सामग्रीमा प्लैटिनम जस्तै बाध्यकारी ऊर्जा छ, तर पानी विभाजन प्रतिक्रियाको लागि धेरै खराब उत्प्रेरक हो। यसले सुझाव दिन्छ कि बाध्यकारी ऊर्जा पूर्ण कथा हुन सक्दैन, पीटरसन भन्छन्।

के भइरहेको थियो पत्ता लगाउन, उनले र उनका सहकर्मीहरूले इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाहरूमा व्यक्तिगत परमाणुहरू र इलेक्ट्रोनहरूको व्यवहार अनुकरण गर्न विकसित विशेष विधि प्रयोग गरेर प्लेटिनम उत्प्रेरकहरूमा पानी-विभाजन प्रतिक्रिया अध्ययन गरे।

विश्लेषणले देखायो कि "गोल्डिलक्स" बाइन्डिङ ऊर्जामा प्लेटिनमको सतहमा बाँधिएका हाइड्रोजन परमाणुहरूले प्रतिक्रिया दर उच्च हुँदा वास्तवमा प्रतिक्रियामा भाग लिँदैनन्। यसको सट्टा, तिनीहरू प्लेटिनमको सतहको क्रिस्टलीय तह भित्र बस्छन्, जहाँ तिनीहरू निष्क्रिय छेउमा बस्छन्। प्रतिक्रियामा भाग लिने हाइड्रोजन परमाणुहरू "गोल्डिलक्स" ऊर्जा भन्दा धेरै कमजोर रूपमा बाँधिएका छन्। र जालीमा बस्नुको सट्टा, तिनीहरू प्लेटिनम परमाणुहरूको माथि बस्छन्, जहाँ तिनीहरू H2 ग्यास बनाउन एकअर्कासँग भेट्न स्वतन्त्र छन्।

यो सतहमा हाइड्रोजन परमाणुहरूको आन्दोलनको स्वतन्त्रता हो जसले प्लेटिनमलाई यति प्रतिक्रियाशील बनाउँछ, अनुसन्धानकर्ताहरूले निष्कर्ष निकाल्छन्।

"यसले हामीलाई के बताउँछ कि यो 'गोल्डिलक्स' बाध्यकारी ऊर्जा खोज्नु उच्च गतिविधि क्षेत्रको लागि सही डिजाइन सिद्धान्त होइन," पीटरसनले भने। "हामी सुझाव दिन्छौं कि उत्प्रेरकहरू डिजाइन गर्ने जसले हाइड्रोजनलाई यो अत्यधिक मोबाइल र प्रतिक्रियाशील अवस्थामा राख्ने बाटो हो।"