Химические связи в водородном газе, например, могли привести в действие топливные элементы, двигатели внутреннего сгорания или генераторы. Используя натуральный катализатор от бактерий для вдохновения, исследователи теперь развивали самый быстрый синтетический катализатор для водородного производства – производство 45 миллионов молекул в секунду. Вместо дорогостоящего металла, этого катализатора использование недорогой, богатый никель в его занятом ядре.Хотя катализатор требует большего количества энергии бежать, чем обычный платиновый катализатор, понимание, собранное от этого результата, могло бы в конечном счете помочь сделать водородное топливо безвредным для окружающей среды, доступным способом, отчет исследователей в журнале Angewandte Chemie International Edition химии.
«Следующая вещь, мы продолжим работать, делает его более эффективным», сказала химик Молли О’Хаган в Тихоокеанской Северо-западной Национальной лаборатории Министерства энергетики. «Мы все еще должны накормить его слишком большим количеством электричества, чтобы произвести водород».Команда в PNNL развивала основанный на никеле катализатор, смоделированный на ферменте от природы, названной hydrogenase в течение нескольких лет.
Назад в 2011, работая в Центре Молекулярного Электрокатализа, энергетическом Пограничном Научно-исследовательском центре САМКИ, они сделали синтетический катализатор, который был в 10 раз быстрее, чем естественный. Тот естественный начал работу в 100 000 водородных молекул в секунду.Когда они работали над развитием катализатора, ученые проверят свои катализаторы в реакциях, объединяя катализатор и кислоты в различных СМИ.
Одна вещь, которую они заметили, состояла в том, что синтетический катализатор произвел водород быстрее в вязкой жидкости в противоположность свободно плавной жидкости.«Мы использовали эту среду, которая была похожа на сироп блина и видела очень быстрые ставки», сказал О’Хаган. «У катализатора есть руки, которые перемещаются, чтобы поместить части химической реакции.
Обычно они шлепают как сумасшедший, и части не всегда поражают правильную цель. Когда это происходит, руки могут на самом деле застрять в положении, где катализатор не может соединить части вообще. Мы думали, что этот толстый сироп мог бы замедлять съемку не в фокусе, позволяя рукам соединить части более эффективно».Чтобы проверить эту гипотезу, команда проектировала катализатор, чтобы иметь более длинные руки, которые будут тянуться и замедлять съемку не в фокусе.
Они проверили различные длины руки и нашли, чем дольше руки, тем быстрее катализатор произвел водородные молекулы.Они также имели размеры, как быстро руки качались. Чем дольше руки, тем медленнее движение, позволяя им приписать более быстрое водородное производство более медленным движениям руки. Как взволнованные дети, играющие в мяч, успокаивая немного, позволяет им поразить свою отметку чаще.
«Эта работа дала нам некоторое понимание движения катализатора, и как управлять тем движением, чтобы сделать его более эффективным», сказал О’Хаган.