హైడ్రోజన్ వాయువును ఉత్పత్తి చేయడానికి నీటి అణువులను విభజించడానికి ప్లాటినం ఉత్తమ ఉత్ప్రేరకం అని శాస్త్రవేత్తలకు చాలా కాలంగా తెలుసు. బ్రౌన్ యూనివర్శిటీ పరిశోధకుల కొత్త అధ్యయనం ప్లాటినం ఎందుకు బాగా పనిచేస్తుందో చూపిస్తుంది-మరియు అది ఊహించిన కారణం కాదు.

ACS ఉత్ప్రేరకంలో ప్రచురించబడిన పరిశోధన, దాదాపు శతాబ్దాల నాటి పరిశోధన ప్రశ్నను పరిష్కరించడానికి సహాయపడుతుంది, రచయితలు చెప్పారు. ప్లాటినం కంటే చౌకగా మరియు సమృద్ధిగా ఉండే హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి కొత్త ఉత్ప్రేరకాల రూపకల్పనలో ఇది సహాయపడుతుంది. ఇది శిలాజ ఇంధనాల నుండి ఉద్గారాలను తగ్గించడంలో అంతిమంగా సహాయపడుతుంది.

"హైడ్రోజన్‌ను చౌకగా మరియు సమర్ధవంతంగా ఎలా తయారు చేయాలో మనం గుర్తించగలిగితే, శిలాజ రహిత ఇంధనాలు మరియు రసాయనాల కోసం ఇది చాలా ఆచరణాత్మక పరిష్కారాలకు తలుపులు తెరుస్తుంది" అని బ్రౌన్ స్కూల్ ఆఫ్ ఇంజనీరింగ్‌లో అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ మరియు అధ్యయనం యొక్క సీనియర్ రచయిత ఆండ్రూ పీటర్సన్ అన్నారు. . “హైడ్రోజన్‌ను ఇంధన కణాలలో ఉపయోగించవచ్చు, అదనపు CO2తో కలిపి ఇంధనాన్ని తయారు చేయవచ్చు లేదా నత్రజనితో కలిపి అమ్మోనియా ఎరువులు తయారు చేయవచ్చు. హైడ్రోజన్‌తో మనం చేయగలిగేది చాలా ఉంది, కానీ నీటిని విభజించడాన్ని స్కేలబుల్ హైడ్రోజన్ మూలంగా చేయడానికి, మనకు చౌకైన ఉత్ప్రేరకం అవసరం.

కొత్త ఉత్ప్రేరకాల రూపకల్పన ఈ ప్రతిచర్యకు ప్లాటినమ్‌ను చాలా ప్రత్యేకమైనదిగా అర్థం చేసుకోవడంతో మొదలవుతుంది, పీటర్సన్ చెప్పారు మరియు ఈ కొత్త పరిశోధన గుర్తించడానికి ఉద్దేశించినది.

ప్లాటినం విజయం దాని "గోల్డిలాక్స్" బైండింగ్ ఎనర్జీకి చాలా కాలంగా ఆపాదించబడింది. ఆదర్శ ఉత్ప్రేరకాలు ప్రతిస్పందించే అణువులను చాలా వదులుగా లేదా చాలా గట్టిగా కాకుండా మధ్యలో ఎక్కడో పట్టుకుంటాయి. అణువులను చాలా వదులుగా బంధించండి మరియు ప్రతిచర్యను ప్రారంభించడం కష్టం. వాటిని చాలా గట్టిగా బంధించండి మరియు అణువులు ఉత్ప్రేరకం యొక్క ఉపరితలంపై అంటుకుని, ప్రతిచర్యను పూర్తి చేయడం కష్టతరం చేస్తుంది. ప్లాటినమ్‌పై హైడ్రోజన్ యొక్క బంధన శక్తి నీరు-విభజన ప్రతిచర్య యొక్క రెండు భాగాలను సంపూర్ణంగా సమతుల్యం చేస్తుంది-కాబట్టి చాలా మంది శాస్త్రవేత్తలు ప్లాటినమ్‌ను చాలా మంచిగా చేసే లక్షణం అని నమ్ముతారు.

కానీ ఆ చిత్రం సరైనదేనా అని ప్రశ్నించడానికి కారణాలు ఉన్నాయి, పీటర్సన్ చెప్పారు. ఉదాహరణకు, మాలిబ్డినం డైసల్ఫైడ్ (MoS2) అనే పదార్ధం ప్లాటినం మాదిరిగానే బంధించే శక్తిని కలిగి ఉంటుంది, అయితే ఇది నీటి-విభజన ప్రతిచర్యకు చాలా అధ్వాన్నమైన ఉత్ప్రేరకం. బైండింగ్ ఎనర్జీ పూర్తి కథ కాదని ఇది సూచిస్తుంది, పీటర్సన్ చెప్పారు.

ఏమి జరుగుతుందో తెలుసుకోవడానికి, అతను మరియు అతని సహచరులు ఎలక్ట్రోకెమికల్ ప్రతిచర్యలలో వ్యక్తిగత అణువులు మరియు ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవర్తనను అనుకరించడానికి వారు అభివృద్ధి చేసిన ప్రత్యేక పద్ధతిని ఉపయోగించి ప్లాటినం ఉత్ప్రేరకాలపై నీటి-విభజన ప్రతిచర్యను అధ్యయనం చేశారు.

"గోల్డిలాక్స్" బైండింగ్ ఎనర్జీ వద్ద ప్లాటినం యొక్క ఉపరితలంతో కట్టుబడి ఉండే హైడ్రోజన్ అణువులు ప్రతిచర్య రేటు ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు వాస్తవానికి ప్రతిచర్యలో పాల్గొనవని విశ్లేషణ చూపించింది. బదులుగా, అవి ప్లాటినం యొక్క ఉపరితల స్ఫటికాకార పొరలో గూడు కట్టుకుంటాయి, అక్కడ అవి జడ ప్రేక్షకులుగా ఉంటాయి. ప్రతిచర్యలో పాల్గొనే హైడ్రోజన్ అణువులు "గోల్డిలాక్స్" శక్తి కంటే చాలా బలహీనంగా కట్టుబడి ఉంటాయి. మరియు లాటిస్‌లో గూడు కట్టుకునే బదులు, అవి ప్లాటినం అణువుల పైన కూర్చుంటాయి, అక్కడ అవి H2 వాయువును ఏర్పరచడానికి ఒకదానితో ఒకటి కలుసుకోవడానికి స్వేచ్ఛగా ఉంటాయి.

ఉపరితలంపై హైడ్రోజన్ అణువుల కదలిక స్వేచ్ఛ ప్లాటినమ్‌ను చాలా రియాక్టివ్‌గా చేస్తుంది, పరిశోధకులు తేల్చారు.

"ఇది మాకు చెప్పేది ఏమిటంటే, ఈ 'గోల్డిలాక్స్' బైండింగ్ ఎనర్జీ కోసం వెతకడం అధిక కార్యాచరణ ప్రాంతానికి సరైన డిజైన్ సూత్రం కాదు," అని పీటర్సన్ చెప్పారు. "ఈ అత్యంత మొబైల్ మరియు రియాక్టివ్ స్థితిలో హైడ్రోజన్‌ను ఉంచే ఉత్ప్రేరకాలను రూపొందించడం మార్గం అని మేము సూచిస్తున్నాము."