Czasami rozwiązania trudnych problemów mogą okazać się całkiem podstawowe. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku zespołu badaczy z Brookhaven National Laboratory, gdzie rozwiązanie trudnego problemu okazało się nie tylko dość podstawowe, ale także nieco kwaśne.

Trudnym problemem, nad którym pracowali, było to, jak przechowywać paliwo wodorowe. Wodór (H2) jest czystym i wydajnym paliwem, ale jest również bardzo lekki, co sprawia, że jego przechowywanie jest trudne i kosztowne. Zazwyczaj jest on przechowywany w wysokociśnieniowych zbiornikach, chociaż badacze z innego laboratorium znaleźli ostatnio sposób na przechowywanie go w naturalnie uformowanych zamrożonych klatkach.

W artykule opublikowanym 18 marca w Nature Chemistry, naukowcy z Brookhaven pod kierownictwem chemiczki Etsuko Fujity ogłosili, że znaleźli bezpieczny i odwracalny sposób na przechowywanie wodoru w łagodnych (a więc miejmy nadzieję, że znacznie bardziej ekonomicznych) warunkach, przy użyciu nowo opracowanego katalizatora.

Pracę rozpoczęli od postrzegania kwasów i zasad w niekonwencjonalny sposób — jako potencjalnych nośników paliwa wodorowego. Studenci często uczą się o kwasach i zasadach jako części swoich projektów naukowych. Wulkaniczna” reakcja octu (łagodnego kwasu) i sody oczyszczonej (łagodnej zasady) sprawiła, że wielu uczniów wcześnie zainteresowało się naukami ścisłymi. Tak było w przypadku Jonathana Hulla, głównego badacza pracy, który był zaintrygowany widząc podobną reakcję, która rozsadzała korki od butelek z winem.

Jednakże wiele kwasów i zasad to tak naprawdę wodne roztwory wypełnione wodorem. W kwaśnym roztworze, atomy wodoru wędrują swobodnie. Zazwyczaj brakuje im również elektronu, co daje im ładunek dodatni (atomy i cząsteczki z ładunkiem dodatnim lub ujemnym nazywane są jonami). W roztworze zasadowym, atomy wodoru są zazwyczaj połączone z czymś innym, z jakimś jonem ujemnym. I tak, kiedy kwas i zasada reagują ze sobą, zazwyczaj tworzą coś neutralnego, jak woda.

Katalizator stworzony przez naukowców z Brookhaven Lab łączy gazowy wodór i dwutlenek węgla, „przechowując” wodór połączony z (addukcją do) dwutlenkiem węgla w łagodnie zasadowym roztworze. Reakcja może zostać odwrócona — a paliwo wodorowe uwolnione — poprzez dodanie odrobiny kwasu. Cały proces może być uruchomiony, i łatwo odwrócony, w roztworze wodnym w łagodnych temperaturach i ciśnieniach, bez toksycznych produktów ubocznych, i szybciej niż jakikolwiek poprzedni katalizator.

W konsekwencji, Brookhaven Lab’s nowy katalizator może być stosowany w przyszłych pojazdach napędzanych paliwem wodorowym, choć dodatkowe testy będą potrzebne, aby zobaczyć, czy może to być ekonomicznie skalowane do produkcji przemysłowej. Być może pojawi się on również w innych systemach o dużej mocy – czas i technologia to pokażą.

Ten nowy katalizator pokazuje to, co najlepsze w pracy Laboratoriów Narodowych: naukowcy podejmujący naprawdę trudne problemy i znajdujący podstawowe (a czasem lekko kwaśne) rozwiązania.