Een organometaalcomplex met meerdere ijzerionen moet water goedkoop en efficiënt kunnen splitsen. Het eerste prototype doet het al een beetje, melden Japanse onderzoekers in Nature.

Ze willen zo min of meer fotosysteem II imiteren, het eiwitcomplex waarmee planten water opsplitsen in zuurstof, losse protonen en losse elektronen. dat complex draait eveneens rond metaalclusters in die het eigenlijke werk doen, zij het dat die zijn opgebouwd uit mangaan en calcium in plaats van ijzer. Voor al die metalen geldt dat ze vrijwel niets kosten, terwijl het platina dat men tot nu toe gebruikt als watersplitser juist schaars en peperduur is.

Het prototype bevat een cluster van vijf ijzerionen rond een zuurstofkern, met organische liganden er omheen. De lading van de ionen varieert. In de rusttoestand heb je viermaal Fe²⁺ en één Fe³⁺. Tijdens de splitsingsreactie switchen ze soepel tussen Fe²⁺, Fe³⁺ en Fe⁴⁺ zodat ze elektronen kunnen opnemen en afstaan op het moment dat dat nodig is.

Het cluster kan ongeveer 1.900 watermoleculen per seconde splitsen, wat drie ordegroottes sneller is dan men ooit eerder wist te bereiken met ijzerkatalysatoren. Waarbij moet worden aangetekend dat die eerdere pogingen allemaal te boek staan als volkomen mislukt.

De auteurs moeten toegeven dat hun huidige cluster ook nog niet meer is dan een proof of principle. De hoge omzettingsgraad bereikten ze niet in puur water maar in een mengsel van 9% water in acetonitril, en de benodigde overpotentiaal van meer dan 0,5 V is voor praktische toepassingen veel te hoog. Bovendien betreft het homogene katalyse waarbij je de katalysator oplost in de vloeistof, wat de gemiddelde procestechnoloog minder handig vindt dan een vaste platina-elektrode die je er in hangt.

Maar het kan dus wel.

bron: Nature