Matagal nang alam ng mga siyentipiko na ang platinum ay ang pinakamahusay na katalista para sa paghahati ng mga molekula ng tubig upang makagawa ng hydrogen gas. Ang isang bagong pag-aaral ng mga mananaliksik ng Brown University ay nagpapakita kung bakit gumagana nang maayos ang platinum-at hindi ito ang dahilan na ipinapalagay.

Ang pananaliksik, na inilathala sa ACS Catalysis, ay tumutulong upang malutas ang isang halos siglong gulang na tanong sa pananaliksik, sabi ng mga may-akda. At maaari itong makatulong sa pagdidisenyo ng mga bagong catalyst para sa paggawa ng hydrogen na mas mura at mas marami kaysa sa platinum. Makakatulong iyon sa bandang huli sa pagbabawas ng mga emisyon mula sa mga fossil fuel.

"Kung malalaman natin kung paano gumawa ng hydrogen nang mura at mahusay, nagbubukas ito ng pinto sa maraming pragmatic na solusyon para sa mga fossil-free na gasolina at kemikal," sabi ni Andrew Peterson, isang associate professor sa Brown's School of Engineering at senior author ng pag-aaral. . “Maaaring gamitin ang hydrogen sa mga fuel cell, na sinamahan ng labis na CO2 upang makagawa ng gasolina o pinagsama sa nitrogen upang gumawa ng ammonia fertilizer. Marami tayong magagawa sa hydrogen, ngunit para gawing scalable hydrogen source ang paghahati ng tubig, kailangan natin ng mas murang katalista.”

Ang pagdidisenyo ng mga bagong catalyst ay nagsisimula sa pag-unawa kung bakit napakaespesyal ng platinum para sa reaksyong ito, sabi ni Peterson, at iyon ang nilalayon ng bagong pananaliksik na ito na malaman.

Ang tagumpay ng Platinum ay matagal nang naiugnay sa "Goldilocks" na nagbubuklod na enerhiya. Ang mga ideal na catalyst ay kumakapit sa mga tumutugon na molekula nang hindi masyadong maluwag o masyadong mahigpit, ngunit sa isang lugar sa gitna. Ibigkis ang mga molekula nang masyadong maluwag at mahirap magsimula ng isang reaksyon. Ibigkis ang mga ito nang mahigpit at dumikit ang mga molekula sa ibabaw ng catalyst, na ginagawang mahirap makumpleto ang isang reaksyon. Ang nagbubuklod na enerhiya ng hydrogen sa platinum ay nangyayari lamang upang perpektong balansehin ang dalawang bahagi ng reaksyon ng paghahati ng tubig—at kaya karamihan sa mga siyentipiko ay naniniwala na ang katangiang iyon ang nagpapaganda ng platinum.

Ngunit may mga dahilan upang tanungin kung tama ang larawang iyon, sabi ni Peterson. Halimbawa, ang isang materyal na tinatawag na molybdenum disulfide (MoS2) ay may nagbubuklod na enerhiya na katulad ng platinum, ngunit ito ay isang mas masahol na katalista para sa water-splitting reaction. Iyon ay nagpapahiwatig na ang nagbubuklod na enerhiya ay hindi maaaring maging ang buong kuwento, sabi ni Peterson.

Upang malaman kung ano ang nangyayari, pinag-aralan niya at ng kanyang mga kasamahan ang reaksyon ng paghahati ng tubig sa mga platinum catalyst gamit ang isang espesyal na paraan na kanilang binuo upang gayahin ang pag-uugali ng mga indibidwal na atom at electron sa mga electrochemical reaction.

Ipinakita ng pagsusuri na ang mga atomo ng hydrogen na nakagapos sa ibabaw ng platinum sa "Goldilocks" na nagbubuklod na enerhiya ay hindi talaga lumalahok sa reaksyon kapag mataas ang rate ng reaksyon. Sa halip, inilalagay nila ang kanilang mga sarili sa loob ng mala-kristal na layer sa ibabaw ng platinum, kung saan nananatili silang mga inert bystanders. Ang mga atomo ng hydrogen na lumalahok sa reaksyon ay higit na mahina ang pagkakatali kaysa sa dapat na "Goldilocks" na enerhiya. At sa halip na pugad sa sala-sala, nakaupo sila sa ibabaw ng mga atomo ng platinum, kung saan malaya silang makipagkita sa isa't isa upang bumuo ng H2 gas.

Ito ang kalayaan ng paggalaw para sa mga atomo ng hydrogen sa ibabaw na gumagawa ng platinum na napakareaktibo, ang mga mananaliksik ay nagtapos.

"Ang sinasabi nito sa amin ay ang paghahanap para sa 'Goldilocks' na nagbubuklod na enerhiya ay hindi ang tamang prinsipyo ng disenyo para sa rehiyon ng mataas na aktibidad," sabi ni Peterson. "Iminumungkahi namin na ang pagdidisenyo ng mga catalyst na naglalagay ng hydrogen sa napaka-mobile at reaktibong estado na ito ay ang paraan upang pumunta."