Вчені пропонують використовувати в водневих каталізаторах нікель замість платини.

Воднева енергетика зараз розглядається як один із шляхів подолання «нафтової залежності» і зниження впливу людини на клімат. Одним з перешкод для її розвитку залишаються великі енерговитрати на одержання водню. У сучасній практиці для цього використовуються каталізатори на базі паладію або інших досить дорогих благородних металів.

Однак каталізатори використовують і живі організми. Зокрема, деякі бактерії отримують водень за допомогою ферменти гидрогеназой. Багато вчених вважають, що штучний аналог цього білка допоможе використовувати водень як екологічно чистого джерела енергії.

Група хіміків під керівництвом Даніеля Дюбуа з Тихоокеанської північно-західної національної лабораторії в Річленд (США) змогла створити високоефективний каталізатор на основі нікелю, проаналізувавши структуру і властивості гидрогеназой. Вчені відзначають, що їм вдалося не тільки створити штучний аналог білка, але і значно поліпшити його властивості - їх каталізатор працює настільки ж ефективно, як і платинові «прискорювачі» реакції.

Каталізатор Дюбуа побудований навколо іона нікелю і складається з декількох органічних «хвостів», які переносять іони водню до центру реакції. Іон нікелю з'єднується з двома «хвостами» за допомогою чотирьох атомів фосфору. На хвостах розташовані по два атома азоту, до яких в ході реакції приєднуються іони водню. При наявності вільних електронів у середовищі реакції - зокрема, при пропущенні електричного струму - іон нікелю «приєднує» їх до іонів водню і формує з них молекули нейтрального водню.

Перші версії каталізатора виявилися не дуже ефективними. При відновленні водню об'ємна молекула «прискорювача» могла з'єднатися з позитивно зарядженими іонами водню трьома різними способами, два з яких приводили до самонейтралізації каталізатора - водень відновлювався, але при цьому залишався «прикріпленим» до атомів азоту. Вчені дещо модифікували молекулу і зробили її відносно плоскою - тепер каталізатор міг з'єднуватися з воднем тільки двома способами, і більшість його молекул не втрачало своїх властивостей з часом.

У статті зазначається, що для роботи цього каталізатора необхідна кисле середовище, яке може виступити розчин будь-якої органічної або мінеральної кислоти. Каталізатор досить стійкий: у нормальних умовах за півгодини реакції розкладається лише 5% його молекул. З іншого боку, вчені відзначають, що надмірно висока кислотність середовища призводить до швидкого розкладання каталізатора. Додавання в розчин води стабілізує каталізатор і посилює його здатність до реакції: вода сприяє підвищенню концентрації молекул каталізатора з «правильної» просторової структурою, через що його ефективність посилюється. Вчені з'ясували, що найбільш сприятливі умови для прискорення реакції виникають тоді, коли води в розчині в приблизно в три рази більше, ніж кислоти.

За таких умов одна молекула каталізатора здатна виробити 100 000 молекул водню за одну секунду.