Olimlar platina vodorod gazini ishlab chiqarish uchun suv molekulalarini parchalash uchun eng yaxshi katalizator ekanligini uzoq vaqtdan beri bilishadi. Braun universiteti tadqiqotchilari tomonidan olib borilgan yangi tadqiqot platina nima uchun juda yaxshi ishlashini ko'rsatadi - va bu taxmin qilingan sabab emas.

Mualliflarning ta'kidlashicha, ACS Catalysis jurnalida chop etilgan tadqiqot qariyb asrlik tadqiqot savolini hal qilishga yordam beradi. Va bu vodorod ishlab chiqarish uchun platinaga qaraganda arzonroq va ko'p bo'lgan yangi katalizatorlarni loyihalashda yordam berishi mumkin. Bu oxir-oqibatda qazib olinadigan yoqilg'i chiqindilarini kamaytirishga yordam berishi mumkin.

Braun muhandislik maktabi dotsenti va tadqiqotning katta muallifi Endryu Peterson: "Agar biz vodorodni qanday qilib arzon va samarali qilish mumkinligini aniqlay olsak, bu qazilma yonilg'i va kimyoviy moddalar uchun juda ko'p pragmatik echimlarga eshikni ochadi", dedi. . “Vodorod yoqilg‘i xujayralarida, ortiqcha CO2 bilan qo‘shilib yoqilg‘i hosil qilish uchun yoki azot bilan qo‘shilib ammiakli o‘g‘it ishlab chiqarishda ishlatilishi mumkin. Vodorod bilan juda ko'p ish qilishimiz mumkin, ammo suvni bo'linadigan vodorod manbasiga aylantirish uchun bizga arzonroq katalizator kerak.

Pitersonning aytishicha, yangi katalizatorlarni loyihalash platinani ushbu reaksiya uchun nima maxsus ekanligini tushunishdan boshlanadi va bu yangi tadqiqot shuni aniqlashga qaratilgan.

Platinaning muvaffaqiyati uzoq vaqtdan beri uning "Goldilocks" bog'lovchi energiyasi bilan bog'liq. Ideal katalizatorlar reaksiyaga kirishuvchi molekulalarni juda bo'shashmasdan ham, juda qattiq ham emas, balki o'rtada ushlab turadi. Molekulalarni juda yumshoq bog'lang va reaktsiyani boshlash qiyin. Ularni juda qattiq bog'lang va molekulalar katalizator yuzasiga yopishib qoladi, bu esa reaktsiyani yakunlashni qiyinlashtiradi. Vodorodning platinadagi bog'lanish energiyasi suvning bo'linishi reaktsiyasining ikki qismini mukammal darajada muvozanatlashtiradi va shuning uchun ko'pchilik olimlar platinani juda yaxshi qiladigan xususiyat ekanligiga ishonishadi.

Ammo bu rasm to'g'ri yoki yo'qligini shubha qilish uchun sabablar bor edi, deydi Peterson. Masalan, molibden disulfidi (MoS2) deb ataladigan material platinaga o'xshash bog'lanish energiyasiga ega, ammo suvning bo'linish reaktsiyasi uchun ancha yomon katalizator hisoblanadi. Bu shuni ko'rsatadiki, bog'lovchi energiya to'liq hikoya bo'la olmaydi, deydi Peterson.

Nima bo'layotganini bilish uchun u va uning hamkasblari elektrokimyoviy reaktsiyalarda alohida atomlar va elektronlarning xatti-harakatlarini taqlid qilish uchun ishlab chiqilgan maxsus usul yordamida platina katalizatorlarida suvning bo'linish reaktsiyasini o'rganishdi.

Tahlil shuni ko'rsatdiki, "Goldilocks" bog'lanish energiyasida platina yuzasiga bog'langan vodorod atomlari reaktsiya tezligi yuqori bo'lganida umuman reaktsiyada qatnashmaydi. Buning o'rniga, ular o'zlarini platina yuzasining kristalli qatlamiga joylashtiradilar va u erda ular inert kuzatuvchilar bo'lib qoladilar. Reaksiyada ishtirok etadigan vodorod atomlari taxmin qilingan "Goldilocks" energiyasidan ancha zaifroq bog'langan. Va ular panjara ichida o'tirishdan ko'ra, H2 gazini hosil qilish uchun bir-birlari bilan uchrashishlari mumkin bo'lgan platina atomlari tepasida o'tirishadi.

Tadqiqotchilarning xulosasiga ko‘ra, platinani vodorod atomlari yuzasida harakatlanish erkinligi shu qadar reaktiv qiladi.

"Bu bizga shuni ko'rsatadiki, "Goldilocks" bog'lovchi energiyani izlash yuqori faollik mintaqasi uchun to'g'ri dizayn printsipi emas", dedi Peterson. "Biz vodorodni ushbu yuqori harakatchan va reaktiv holatga keltiradigan katalizatorlarni loyihalash - bu borishning yo'li ekanligini taklif qilamiz."