హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేసే ప్రతిచర్యలను చక్కగా ట్యూన్ చేయడం (H2) క్లీన్ ఇంధనంగా ఉపయోగించడం అనేది వాతావరణ మార్పులకు వ్యతిరేకంగా పోరాడటానికి ఒక ముఖ్యమైన ప్రయత్నం. తోహోకు విశ్వవిద్యాలయం మరియు టోక్యో యూనివర్శిటీ ఆఫ్ సైన్స్ పరిశోధకులు ఈ ప్రతిచర్యకు ఉత్ప్రేరక చర్యను మెరుగుపరచడంలో విజయం సాధించారు. 1 nm వ్యాసం కలిగిన చిన్న లోహ కణాల ఉపరితల నిర్మాణాన్ని నియంత్రించగల సంశ్లేషణ పద్ధతిని పరిశోధకులు ఏర్పాటు చేశారు.
ఫలితాలు ప్రచురించబడ్డాయి అమెరికన్ కెమికల్ సొసైటీ జర్నల్ అక్టోబర్ 25, 2024న.
హైడ్రోజన్ అనేది శిలాజ ఇంధనాల వంటి ఇతర శక్తి వనరులకు పర్యావరణ అనుకూల ప్రత్యామ్నాయం. నీటి నుండి హైడ్రోజన్‌ను వెలికితీసే ఒక పద్ధతిని హైడ్రోజన్ ఎవల్యూషన్ రియాక్షన్ (HER) అంటారు: విద్యుత్‌తో నడిచే ప్రతిచర్య, ఇది సాధారణంగా ఎలక్ట్రోక్యాటలిస్ట్‌ని ఆక్టివేషన్ ఎనర్జీని తగ్గించడానికి ఉపయోగిస్తుంది (అందువలన ప్రతిచర్యను మరింత సమర్థవంతంగా చేస్తుంది). అయితే, ఒక ప్రతికూలత ఏమిటంటే, దీనికి ప్రస్తుతం ప్లాటినం వంటి ఖరీదైన అరుదైన లోహాలు అవసరం.
హైడ్రోజన్ ఇంధనాలను మరింత ఆచరణీయమైన, సరసమైన ఎంపికగా మార్చడానికి, పరిశోధకులు చౌకైన లోహాలను చూశారు. వారు దీనిని సాధించడానికి బంగారాన్ని (Au) ప్లాటినం (Pt)తో కలిపి మొత్తం మెటల్ నానోక్లస్టర్ (NC)ని సృష్టించారు. బంగారం ప్లాటినం వలె దాదాపుగా అరుదైనది లేదా ఖరీదైనది కాదు కాబట్టి, ఈ కలయిక హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేసే ధరను తగ్గిస్తుంది.
ఈ అధ్యయనం రెండు నవల రేఖాగణిత మరియు ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణాలతో AuPt నానోక్లస్టర్‌లను (NC లు) చూసింది. “సాంప్రదాయ AuPt NC లతో పోలిస్తే, ఈ నిర్మాణాలు తక్కువ స్థూలమైన లిగాండ్‌లను కలిగి ఉన్నాయి, ఇది క్రియాశీల సైట్‌కు ప్రాప్యతను సులభతరం చేస్తుంది మరియు ఉత్ప్రేరక చర్యను మెరుగుపరుస్తుంది” అని ప్రొఫెసర్ యుచి నెగిషి (తోహోకు విశ్వవిద్యాలయం) వ్యాఖ్యానించారు, “వీటిని ఎలా మెరుగుపరచాలో మేము విశ్లేషిస్తున్నాము. కొంతకాలంగా ప్రతిచర్యలు, కాబట్టి మేము మా మునుపటి అధ్యయనం నుండి సూచనను పొందాము, ఇక్కడ లిగాండ్ యొక్క పొడవు ఆమె కార్యాచరణపై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది.”
వారి కొత్తగా రూపొందించిన AuPt NC లను పరీక్షించిన తర్వాత, సాంప్రదాయ AuPt అల్లాయ్ ఉత్ప్రేరకాలతో పోలిస్తే వారు HER కోసం 3.5 మరియు 4.9 రెట్లు అధిక ఉత్ప్రేరక చర్యను సాధించినట్లు వారు కనుగొన్నారు.
ఈ పరిశోధన అల్ట్రా-ఫైన్ మెటల్ కంకరల ఉపరితల నిర్మాణాన్ని ఖచ్చితంగా నియంత్రించే పద్ధతిని ప్రదర్శించింది. ఇది కార్బన్ డయాక్సైడ్ తగ్గింపు, కార్బన్ మోనాక్సైడ్ ఆక్సీకరణ, ఆల్కహాల్ ఆక్సీకరణ మరియు ఆక్సిజన్ తగ్గింపు ప్రతిచర్యలు వంటి ప్రత్యామ్నాయ ఉత్ప్రేరక అనువర్తనాలను కూడా కలిగి ఉండవచ్చు. ఈ అన్వేషణ కొత్త ఫంక్షనల్ మెటీరియల్‌ల అభివృద్ధిని ప్రోత్సహిస్తుంది మరియు మనం గ్యాసోలిన్‌కు బదులుగా శుభ్రమైన హైడ్రోజన్‌తో నింపే ప్రపంచానికి దగ్గరగా ఉండవచ్చు.
