Ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Ουλμ κατέρριψε μια υπόθεση δεκαετιών σχετικά με τη δομή των καταλυτών νικελίου στην αλκαλική ηλεκτρόλυση νερού.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Catalysis, αποδεικνύει ότι η καταλυτικά ενεργή επιφάνεια δεν αποτελείται από οξυυδροξείδιο του νικελίου (NiOOH), όπως πιστευόταν μέχρι σήμερα, αλλά από διοξείδιο του νικελίου (NiO2).
Αποκάλυψη της δομής με φασματοσκοπία Raman
Για να παρατηρήσουν την επιφάνεια του υλικού κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν φασματοσκοπία Raman ενισχυμένης επιφάνειας. Εφαρμόζοντας ισοτοπική σήμανση με χρήση κανονικού (H2O) και βαρέος ύδατος (D2O), διαπίστωσαν ότι η αντικατάσταση του υδρογόνου από δευτέριο δεν προκάλεσε τις αναμενόμενες φασματικές μεταβολές που θα δικαιολογούσαν την παρουσία ομάδων OH.
Ο συνδυασμός των πειραματικών μετρήσεων με θεωρητικούς υπολογισμούς επιβεβαίωσε την απουσία ατόμων υδρογόνου, επαναπροσδιορίζοντας τα σημεία προσρόφησης και τις διαδρομές της αντίδρασης.
Παρερμηνεία αρμονικών συχνοτήτων
Η έρευνα προσφέρει επίσης μια σημαντική διόρθωση στην ερμηνεία των φασμάτων Raman. Ορισμένες φασματικές ταινίες που προηγουμένως αποδίδονταν σε βραχύβια ενδιάμεσα στάδια της αντίδρασης αποδείχθηκε ότι οφείλονται σε αρμονικές συχνότητες (overtones).
Το φυσικό αυτό φαινόμενο εμφανίζεται κυρίως σε υλικά με διδιάστατη στρωματική δομή, ανοίγοντας νέες προοπτικές για τον ακριβή σχεδιασμό αποδοτικότερων καταλυτών παραγωγής πράσινου υδρογόνου.