桑迪亚国家实验室的研究人员试图将氢气作为一种较便宜的汽车燃料升级催化剂几乎与污垢一样便宜 - 二硫化钼(简称“莫莉”)代表铂金，这是一种罕见的元素，月亮价格为1,500美元一克。
桑迪亚引发的变化使得能量催化剂领域中的一个次中量级外部人员大量增加了37美分一克 - 粗略地说，这是一个从未达到过多的懒惰屁股 - 可能与重量级冠军的竞争者。
改进的催化剂预计将成为10月7日Nature Communications论文的主题，已经释放出四倍于水中molly产生的氢气量。
对桑迪亚博士后和主要作者Stan Chou来说，这只是一个开始：“我们应该获得更多的产出，因为我们学会更好地将莫利与例如燃料电池系统整合，”他说。
另一个好处是莫利的动作可以由阳光引发，这一特征最终可以为用户提供一种确保氢燃料的离网方式。
氢燃料是理想的，因为与汽油不同，它在燃烧时不会将碳释放到大气中。氢气与氧气的燃烧产生仅有水的废气。
在Chou的测量词中，“我们的想法是了解二硫化钼(MOS?)的分子结构的变化，因此它可以成为更好的氢生产催化剂：效率更接近铂，但是土壤丰富且价格便宜。我们通过调查原子级MOS的结构转换来做到这一点，因此所有“死”的材料部件现在都可以用来制造H?[氢]。
橙子的外皮
在某种意义上，部分“死了”，人们可能会问?
可视化橙色切片，其中只有橙色的外皮是有用的; 其余的 - 橙子的可食用量 - 必须扔掉。莫莉作为一堆扁平纳米结构存在，就像一堆橙片。这些层不是像金属一样用分子螺栓连接在一起，而是松散到足以彼此滑动 - 一种类似于石墨烯结构的油脂，并具有巨大的内表面积。
但这就是问题：虽然这些纳米结构的边缘与铂的催化氢能力相匹配，但其滑动内部的相对巨大的表面积是无用的，因为它们的分子排列与它们的边缘不同。由于这个超重的行李，商业催化剂需要大量的molly。细长的边缘会像灰姑娘一样努力工作，但是继姐妹的内部装置只会闲逛，什么都不做。
从事二维材料及其特性研究的Chou认为，目的应该是让这些继姐妹工作。
赋予中心权力
“有很多方法可以做到这一点，”共同作者Bryan Kaehr说，“但最可扩展的方法是使用锂分离溶液中的纳米片。使用这种方法，当你将材料分开时，它的分子晶格会变成不同的形式;最终产品，就像边缘结构一样具有催化活性。“
为了确定发生了什么，以及实现目标的最佳方式，桑迪亚团队使用了德克萨斯大学奥斯汀分校的共同作者Na Sai生成的计算机模拟，该模拟建议要寻找哪些分子变化。该团队还观察了桑迪亚最先进显微镜的变化。包括FEI Titan，这是一种像差校正透射电子显微镜，能够观察通常太小而无法在大多数示波器上看到的原子。
“通过我们小组的综合技能使延长的测试时间成为可能，可以根据所需的细节数量来观察反应，”周说。
由于缺乏这些工具，其他实验室的研究人员在反应完成之前已经结束了他们的测试，就像一个厨师在生产糖浆之前从炉子里取出糖和水，导致各种相互矛盾的中间结果。
结束混乱
“为什么斯坦的工作是有影响力的，因为关于这个过程如何运作以及实际形成了什么结构存在很多混乱，”Kaehr说。“他毫不含糊地表明，这种理想的催化形式是完成反应的最终结果。”
桑迪亚研究员和新墨西哥大学教授杰夫布林克，另一篇论文作者，“人们想要一种非铂催化剂。莫莉是便宜而且丰富的。通过使这些相对巨大的表面区域具有催化活性，斯坦建立了对结构关系的理解。这些二维材料将决定它们将如何长期使用。在改变工业用途之前，你必须基本了解这些材料。“
Kaehr警告说，已建立的是原则的基本证据，而不是工业过程。“水分裂是一种具有挑战性的反应。它可能会中毒，在一段时间后停止摩尔反应。然后你可以用酸重新启动它。有许多复杂的问题需要解决。
“但是，如果能够以更高效率的方式工作，可能会降低氢气生产成本。”
'绿色'无机光合作用
在某些情况下，不需要电力来促使反应可能是方便的，并且还可以降低成本。
“一种莫利催化剂本质上是一种'绿色'技术，”周说。“我们用太阳光来测试实验的动力。光线是通过染料处理的，它可以收集光线。光催化过程将能量储存在释放的氢分子的化学键中。
“这是一种光合作用，但使用无机材料而不是植物，”周继续说道。“植物使用由阳光驱动的酶，在一个微妙的过程中将水分解成氢气和氧气。我们在这里提出了类似的东西，但反应速度更快，成分更坚固。”
凯尔说：“你可以产生氢气并随时使用氢气。氢气不会随着时间的推移而失去电荷，或者像太阳能汽车中的电池一样，转换效率低下。”
其他论文作者是来自桑迪亚实验室的Ping Lu，Eric Coker，Sheng Liu和Ting Luk，以及来自新墨西哥大学的Kateryna Artyushkova。
这项工作得到了能源部科学办公室的支持，并得到了桑迪亚/洛斯阿拉莫斯运行的纳米技术综合中心和国家能源研究科学计算中心的用户设施的支持。德州高级计算中心也增加了价值。
