Shkencëtarët e kanë ditur prej kohësh se platini është katalizatori më i mirë për ndarjen e molekulave të ujit për të prodhuar gaz hidrogjeni. Një studim i ri nga studiuesit e Universitetit Brown tregon pse platini funksionon kaq mirë - dhe nuk është arsyeja që supozohet.

Hulumtimi, i botuar në ACS Catalysis, ndihmon për të zgjidhur një pyetje kërkimore gati shekullore, thonë autorët. Dhe mund të ndihmojë në projektimin e katalizatorëve të rinj për prodhimin e hidrogjenit që janë më të lirë dhe më të bollshëm se platini. Kjo përfundimisht mund të ndihmojë në reduktimin e emetimeve nga lëndët djegëse fosile.

"Nëse ne mund të kuptojmë se si të prodhojmë hidrogjen me çmim të ulët dhe efikas, ai hap derën për shumë zgjidhje pragmatike për lëndë djegëse dhe kimikate pa fosile," tha Andrew Peterson, një profesor i asociuar në Shkollën e Inxhinierisë Brown dhe autori i lartë i studimit. . “Hidrogjeni mund të përdoret në qelizat e karburantit, i kombinuar me CO2 të tepërt për të prodhuar karburant ose i kombinuar me azot për të bërë pleh amoniak. Mund të bëjmë shumë me hidrogjenin, por për ta bërë ndarjen e ujit një burim hidrogjeni të shkallëzuar, ne kemi nevojë për një katalizator më të lirë.”

Projektimi i katalizatorëve të rinj fillon me të kuptuarit se çfarë e bën platinin kaq të veçantë për këtë reagim, thotë Peterson, dhe kjo është ajo që ky hulumtim i ri synoi të zbulonte.

Suksesi i Platinumit i është atribuar prej kohësh energjisë lidhëse të "Goldilocks". Katalizatorët idealë qëndrojnë tek molekulat që reagojnë as shumë lirshëm dhe as shumë fort, por diku në mes. Lidhni molekulat shumë lirshëm dhe është e vështirë të filloni një reagim. Lidhni ato shumë fort dhe molekulat ngjiten në sipërfaqen e katalizatorit, duke e bërë një reagim të vështirë për t'u përfunduar. Energjia lidhëse e hidrogjenit në platinin thjesht balancon në mënyrë të përsosur dy pjesët e reaksionit të ndarjes së ujit - dhe kështu shumica e shkencëtarëve kanë besuar se është ai atribut që e bën platinin kaq të mirë.

Por kishte arsye për të pyetur nëse ajo foto ishte e saktë, thotë Peterson. Për shembull, një material i quajtur disulfidi i molibdenit (MoS2) ka një energji lidhëse të ngjashme me platinin, por është një katalizator shumë më i keq për reaksionin e ndarjes së ujit. Kjo sugjeron që energjia lidhëse nuk mund të jetë historia e plotë, thotë Peterson.

Për të zbuluar se çfarë po ndodhte, ai dhe kolegët e tij studiuan reaksionin e ndarjes së ujit në katalizatorët e platinit duke përdorur një metodë të veçantë që ata zhvilluan për të simuluar sjelljen e atomeve dhe elektroneve individuale në reaksionet elektrokimike.

Analiza tregoi se atomet e hidrogjenit që janë të lidhur me sipërfaqen e platinit në energjinë e lidhjes "Goldilocks" nuk marrin pjesë fare në reaksion kur shpejtësia e reagimit është e lartë. Në vend të kësaj, ata strehohen brenda shtresës kristalore sipërfaqësore të platinit, ku mbeten kalimtarë inertë. Atomet e hidrogjenit që marrin pjesë në reaksion janë shumë më dobët të lidhur se sa energjia e supozuar "Goldilocks". Dhe në vend që të futen në rrjetë, ato ulen në majë të atomeve të platinit, ku janë të lirë të takohen me njëri-tjetrin për të formuar gazin H2.

Është liria e lëvizjes për atomet e hidrogjenit në sipërfaqe që e bën platinin kaq reaktiv, përfundojnë studiuesit.

"Ajo që na tregon kjo është se kërkimi i kësaj energjie lidhëse "Goldilocks" nuk është parimi i duhur i projektimit për rajonin me aktivitet të lartë," tha Peterson. "Ne sugjerojmë që dizajnimi i katalizatorëve që vendosin hidrogjenin në këtë gjendje shumë të lëvizshme dhe reaktive është rruga për të shkuar."