Joskus vaikeiden ongelmien ratkaisut voivat osoittautua melko perusratkaisuiksi. Tämä pätee erityisesti Brookhavenin kansallisen laboratorion tutkijaryhmään, jossa ratkaisu vaikeaan ongelmaan osoittautui paitsi melko perustavanlaatuiseksi myös hieman happamaksi.

Kova ongelma, jonka parissa he työskentelivät, oli vetypolttoaineen varastointi. Vetykaasu (H2) on puhdas ja tehokas polttoaine, mutta se on myös erittäin kevyt, mikä tekee sen varastoinnista vaikeaa ja kallista. Sitä säilytetään tavallisesti korkeapainesäiliöissä, vaikka erään toisen laboratorion tutkijat löysivät hiljattain mahdollisen tavan säilyttää sitä luonnossa muodostuneissa jäädytetyissä häkkeissä.

Nature Chemistry -lehdessä 18. maaliskuuta julkaistussa artikkelissa Brookhavenin tutkijat ilmoittivat kemisti Etsuko Fujitan johdolla löytäneensä turvallisen ja palautuvan tavan varastoida vetyä miedommissa (ja siksi toivottavasti paljon taloudellisemmissa) olosuhteissa käyttäen hiljattain kehitettyä katalysaattoria.

Heidän työnsä alkoi siitä, että he katsoivat happoja ja emäksiä epätavallisella tavalla – potentiaalisina vedyn polttoainemuovin kantajina. Opiskelijat tutustuvat happoihin ja emäksiin usein osana tiedemessuprojektejaan. Etikan (lievä happo) ja ruokasoodan (lievä emäs) ”vulkaaninen” reaktio on saanut monet oppilaat kiinnostumaan luonnontieteistä jo varhain. Näin kävi myös Jonathan Hullille, tutkimuksen johtavalle tutkijalle, joka oli kiinnostunut nähdessään samanlaisen reaktion räjäyttävän korkit viinipulloista.

Mutta monet hapot ja emäkset ovat itse asiassa vetyä sisältäviä vesiliuoksia. Happamassa liuoksessa vetyatomit vaeltavat vapaina. Niiltä puuttuu yleensä myös elektroni, mikä antaa niille positiivisen varauksen (atomeja ja molekyylejä, joilla on joko positiivinen tai negatiivinen varaus, kutsutaan ioneiksi). Emäksisessä liuoksessa vetyatomit ovat yleensä yhteydessä johonkin muuhun, jonkinlaiseen negatiiviseen ioniin. Ja kyllä, kun happo ja emäs reagoivat keskenään, syntyy yleensä jotain neutraalia, kuten vettä.

Brookhavenin laboratorion tutkijoiden luoma katalyytti yhdistää vetykaasun ja hiilidioksidin ja ”varastoi” vetyä, joka on sidoksissa (adduktoitunut) hiilidioksidiin lievästi emäksisessä liuoksessa. Reaktio voidaan kumota – ja vetypolttoaine vapauttaa – lisäämällä hieman happoa. Koko prosessi voidaan suorittaa ja helposti peruuttaa vesiliuoksessa miedoissa lämpötiloissa ja paineissa ilman myrkyllisiä sivutuotteita ja nopeammin kuin millään aiemmalla katalysaattorilla.

Brookhavenin laboratorion uutta katalysaattoria saatetaan siis käyttää tulevissa vetypolttoaineajoneuvoissa, mutta tarvitaan vielä lisätestejä sen selvittämiseksi, voidaanko se skaalata taloudellisesti teolliseen tuotantoon. Sitä saatetaan käyttää myös muissa suuritehoisissa järjestelmissä – aika ja teknologia näyttävät sen.

Tämä uusi katalyytti on osoitus kansallisten laboratorioiden parhaista puolista: tutkijat tarttuvat todella haastaviin ongelmiin ja löytävät perustavanlaatuisia (ja joskus hieman happamia) ratkaisuja.