Néha a nehéz problémák megoldása elég alaposnak bizonyulhat. Ez különösen igaz a Brookhaven Nemzeti Laboratórium kutatócsoportjára, ahol egy nehéz probléma megoldása nemcsak eléggé alaposnak, hanem egy kicsit savasnak is bizonyult.

A nehéz probléma, amelyen dolgoztak, a hidrogén üzemanyag tárolása volt. A hidrogéngáz (H2) tiszta és erős üzemanyag, de rendkívül könnyű is, ami miatt nehéz és költséges a tárolása. Általában nagynyomású tartályokban tartják, bár egy másik laboratórium kutatói nemrég találtak egy lehetséges módot arra, hogy a természetben kialakult fagyasztott ketrecekben tartsák.

A Nature Chemistry című folyóiratban március 18-án megjelent tanulmányban a Brookhaven kutatói Etsuko Fujita kémikus vezetésével bejelentették, hogy egy újonnan kifejlesztett katalizátor segítségével biztonságos és megfordítható módot találtak a hidrogén enyhe (és ezért remélhetőleg sokkal gazdaságosabb) körülmények közötti tárolására.

Munkájuk azzal kezdődött, hogy a savakat és bázisokat szokatlan módon – mint a hidrogén üzemanyag lehetséges hordozóit – látták. A diákok gyakran tanulnak a savakról és bázisokról tudományos projektjeik részeként. Az ecet (enyhe sav) és a szódabikarbóna (enyhe bázis) “vulkanikus” reakciója sok diákot már korán érdekeltté tett a természettudományok iránt. Ez igaz volt Jonathan Hullra, a dolgozat egyik vezető kutatójára is, akit az érdekelt, hogy hasonló reakciót látott, amikor a borosüvegek dugóit felrobbantotta.

Mindenesetre sok sav és bázis valójában hidrogénnel teli vizes oldat. Egy savas oldatban a hidrogénatomok szabadon vándorolnak. Általában hiányzik az elektronjuk is, ami pozitív töltést ad nekik (a pozitív vagy negatív töltéssel rendelkező atomokat és molekulákat ionoknak nevezzük). Bázikus oldatban a hidrogénatomok általában valami mással, valamilyen negatív ionnal kapcsolódnak össze. És igen, amikor egy sav és egy bázis reakcióba lép egymással, általában valami semlegeset hoznak létre, például vizet.

A Brookhaven Lab kutatói által létrehozott katalizátor összekapcsolja a hidrogéngázt és a szén-dioxidot, “tárolva” a szén-dioxiddal összekapcsolt (hozzáadódott) hidrogént egy enyhén bázikus oldatban. A reakció egy kis sav hozzáadásával visszafordítható — és a hidrogén üzemanyag felszabadítható –. Az egész folyamat egy vizes oldatban, enyhe hőmérsékleten és nyomáson, mérgező melléktermékek nélkül, és minden eddigi katalizátornál gyorsabban, könnyen visszafordítható.

A Brookhaven Lab új katalizátora ennek következtében a jövő hidrogénüzemanyaggal működő járműveiben is felhasználható lehet, bár további vizsgálatokra lesz szükség, hogy kiderüljön, gazdaságosan méretezhető-e ipari termelésre. Lehet, hogy más nagy teljesítményű rendszerekben is megjelenik – az idő és a technológia majd megmutatja.

Ez az új katalizátor a Nemzeti Laboratóriumok legjobbjait mutatja: a kutatók igazán nagy kihívást jelentő problémákra vállalkoznak, és alapvető (és néha kissé savas) megoldásokat találnak.