Sommetider kan løsninger på svære problemer vise sig at være ret basiske. Det gælder især for et hold forskere ved Brookhaven National Laboratory, hvor løsningen på et svært problem viste sig ikke blot at være temmelig basisk, men også en smule sur.

Det svære problem, som de arbejdede på, var, hvordan man lagrer brintbrændstof. Brintgas (H2) er et rent og kraftfuldt brændstof, men det er også ekstremt let, hvilket gør det vanskeligt og dyrt at opbevare. Det opbevares typisk i højtrykstanke, selv om forskere på et andet laboratorium for nylig fandt en mulig måde at opbevare det i naturligt dannede frosne bure.

I en artikel offentliggjort den 18. marts i Nature Chemistry meddelte Brookhaven-forskere under ledelse af kemiker Etsuko Fujita, at de havde fundet en sikker og reversibel måde at opbevare brint på under milde (og derfor forhåbentlig meget mere økonomiske) forhold ved hjælp af en nyudviklet katalysator.

Deres arbejde begyndte med at se syrer og baser på en ukonventionel måde – som potentielle bærere af brintbrændstof. Elever lærer ofte om syrer og baser som en del af deres videnskabsmesseprojekter. Den “vulkanske” reaktion mellem eddike (en mild syre) og bagepulver (en mild base) har givet mange elever en tidlig interesse for naturvidenskab. Det var tilfældet for Jonathan Hull, en af hovedforskerne på artiklen, som blev fascineret af at se en lignende reaktion sprænge propperne af vinflasker.

Men mange syrer og baser er faktisk vandige opløsninger fyldt med brint. I en sur opløsning vandrer hydrogenatomerne frit omkring. De mangler som regel også deres elektron, hvilket giver dem en positiv ladning (atomer og molekyler med enten en positiv eller en negativ ladning kaldes ioner). I en basisk opløsning er hydrogenatomerne normalt forbundet med noget andet, en negativ ion af en slags. Og ja, når en syre og en base reagerer med hinanden, skaber de typisk noget neutralt, som f.eks. vand.

Den katalysator, som er skabt af forskere på Brookhaven Lab, forbinder brintgas og kuldioxid og “lagrer” brinten forbundet med (adduceret til) kuldioxid i en svagt basisk opløsning. Reaktionen kan vendes — og brintbrændstoffet frigives — ved at tilsætte en smule syre. Hele processen kan køres og let vendes i en vandig opløsning under milde temperaturer og tryk uden giftige biprodukter og med en hurtigere hastighed end nogen tidligere katalysator.

Som følge heraf kan Brookhaven Lab’s nye katalysator måske anvendes i fremtidige brintbrændstofbiler, selv om der vil være behov for yderligere test for at se, om den økonomisk kan opskaleres til industriel produktion. Den kan også dukke op i andre højtydende systemer – det vil tiden og teknologien vise.

Denne nye katalysator viser det bedste af de nationale laboratorier på arbejde: forskere, der tager fat på virkelig udfordrende problemer og finder grundlæggende (og nogle gange lidt sure) løsninger.