Wanasayansi wamejua kwa muda mrefu kuwa platinamu ndio kichocheo bora zaidi cha kugawanya molekuli za maji kutoa gesi ya hidrojeni. Utafiti mpya wa watafiti wa Chuo Kikuu cha Brown unaonyesha ni kwa nini platinamu inafanya kazi vizuri—na sio sababu ambayo imechukuliwa.

Utafiti huo, uliochapishwa katika ACS Catalysis, husaidia kutatua swali la utafiti la karibu karne, waandishi wanasema. Na inaweza kusaidia katika kubuni vichocheo vipya vya kutengeneza hidrojeni ambavyo ni vya bei nafuu na vingi zaidi kuliko platinamu. Hiyo inaweza hatimaye kusaidia katika kupunguza uzalishaji kutoka kwa mafuta ya kisukuku.

"Ikiwa tunaweza kujua jinsi ya kutengeneza hidrojeni kwa bei nafuu na kwa ufanisi, inafungua mlango wa suluhisho nyingi za kisayansi za mafuta na kemikali zisizo na mafuta," Andrew Peterson, profesa msaidizi katika Shule ya Uhandisi ya Brown na mwandishi mkuu wa utafiti huo. . "Hidrojeni inaweza kutumika katika seli za mafuta, pamoja na CO2 ya ziada kutengeneza mafuta au kuunganishwa na nitrojeni kutengeneza mbolea ya amonia. Kuna mengi tunaweza kufanya na hidrojeni, lakini kufanya maji kugawanyika chanzo cha hidrojeni, tunahitaji kichocheo cha bei nafuu.

Kubuni vichocheo vipya huanza na kuelewa ni nini hufanya platinamu kuwa maalum kwa mwitikio huu, Peterson anasema, na ndivyo utafiti huu mpya ulilenga kubaini.

Mafanikio ya Platinum kwa muda mrefu yamehusishwa na nishati yake ya "Goldilocks" ya kumfunga. Vichocheo vinavyofaa hushikilia kuitikia molekuli si kwa urahisi sana au kwa kukazwa sana, lakini mahali fulani katikati. Funga molekuli kwa urahisi sana na ni vigumu kupata majibu kuanza. Zifunge kwa nguvu sana na molekuli hushikamana na uso wa kichocheo, na kufanya itikio kuwa vigumu kukamilisha. Nishati inayofunga ya hidrojeni kwenye platinamu hutokea tu kusawazisha kikamilifu sehemu mbili za mmenyuko wa mgawanyiko wa maji-na kwa hivyo wanasayansi wengi wameamini kuwa ni sifa hiyo ambayo hufanya platinamu kuwa nzuri sana.

Lakini kulikuwa na sababu za kuhoji kama picha hiyo ilikuwa sahihi, Peterson anasema. Kwa mfano, nyenzo inayoitwa molybdenum disulfide (MoS2) ina nishati inayofungamana sawa na platinamu, lakini ni kichocheo kibaya zaidi cha mmenyuko wa mgawanyiko wa maji. Hiyo inaonyesha kuwa nishati inayofunga haiwezi kuwa hadithi kamili, Peterson anasema.

Ili kujua kilichokuwa kikiendelea, yeye na wenzake walichunguza majibu ya mgawanyiko wa maji kwenye vichocheo vya platinamu kwa kutumia njia maalum waliyotengeneza ili kuiga tabia ya atomi na elektroni katika miitikio ya elektrokemia.

Uchanganuzi ulionyesha kuwa atomi za hidrojeni ambazo hufungamana na uso wa platinamu kwenye nishati inayofunga ya "Goldilocks" hazishiriki katika majibu hata kidogo wakati kasi ya majibu iko juu. Badala yake, wao hujikita ndani ya safu ya fuwele ya uso wa platinamu, ambapo hubaki kuwa watazamaji ajizi. Atomi za hidrojeni ambazo hushiriki katika athari hufungamana kwa udhaifu zaidi kuliko nishati inayodhaniwa ya "Goldilocks". Na badala ya kujikita kwenye kimiani, wao hukaa juu ya atomi za platinamu, ambapo wako huru kukutana na kuunda gesi ya H2.

Ni uhuru huo wa kutembea kwa atomi za hidrojeni kwenye uso ambao hufanya platinamu kuwa tendaji sana, watafiti wanahitimisha.

"Hii inatuambia nini ni kwamba kutafuta nishati hii ya kufunga ya 'Goldilocks' sio kanuni sahihi ya kubuni kwa eneo la shughuli za juu," Peterson alisema. "Tunapendekeza kwamba kubuni vichocheo vinavyoweka hidrojeni katika hali hii ya rununu na tendaji ndio njia ya kwenda."