Efterfrågan på miljövänliga bränslekällor ökar när målet att minska beroende av fossila bränslen blir allmänt erkänt. Väte representerar en möjlig hållbar bränslekälla när den produceras från vatten och förbränns med syre eftersom endast vatten frigörs som en biprodukt. Oxidationen av väte för att frigöra energi och vatten med hjälp av bränsleceller som innehåller katalysatorer forskas intensivt. Dock, katalysatorer som används vid väteoxidation lider i allmänhet av kolmonoxidförgiftning, som är närvarande som en förorening i kommersiell vätgas. Således, förmågan att oxidera både väte och kolmonoxid i samma reaktionssystem är en attraktiv möjlighet att undvika katalysatorförgiftning och öka effektiviteten för energiproduktion från väte.

Ett samarbete som leds av Kyushu University har nyligen utvecklat en katalysator som kan oxidera både väte och kolmonoxid beroende på reaktionssystemets pH. Katalysatorn efterliknar beteendet hos två enzymer:hydrogenas i sura medier (pH 4-7) och kolmonoxiddehydrogenas i basiska medier (pH 7-10). Katalysatorn är ett vattenlösligt komplex som innehåller nickel- och iridiummetallatomer med en unik "fjäril" -struktur. Forskarna undersökte förmågan hos deras katalysator att oxidera väte och kolmonoxid i en 1:1 -blandning. Viktigt, de kunde isolera olika mellanprodukter i oxidationsprocesserna för att bekräfta mekanismerna för väte och kolmonoxidoxidation av katalysatorn.

"Vi fann att katalysatorn reagerade med väte för att bilda ett hydridkomplex under sura förhållanden, "säger första författaren professor Seiji Ogo, Tekniska fakulteten/ International Institute for Carbon-Neutral Energy Research (WPI-I2CNER), Kyushu universitet. "Dessutom, katalysatorn lätt samordnad med kolmonoxid, som oxiderades till koldioxid under grundförhållanden. "

Teamet undersökte sedan deras katalysators motståndskraft mot förgiftning av kolmonoxid i en prototyp bränslecell med hjälp av matningsgaser av väte, kolmonoxid, och en 1:1 blandning av de två. Effektdensiteten hos bränslecellen som innehåller katalysatorn berodde på systemets pH och matargassammansättning. Oxidation av väte med katalysatorn underlättades vid lågt pH (sura förhållanden) och oxidation av kolmonoxid var snabbare vid högt pH (basiska förhållanden); dessa trender överensstämmer väl med beteendet som observerats för de relaterade enzymerna.

"Vår katalysators förmåga att använda både väte och kolmonoxid som energikällor representerar ett viktigt framsteg inom väte teknik, "förklarar Ogo.

Det förväntas att katalysatorer för väteoxidation som kan motstå kolmonoxidförgiftning kommer att möjliggöra utveckling av vätebränsleceller med förbättrad prestanda, representerar ytterligare ett steg på vägen mot det slutliga målet för ett hållbart samhälle.