例如，氢气中的化学键可以为燃料电池，内燃机或发电机提供动力。利用来自细菌的天然催化剂作为灵感，研究人员现在开发出最快的氢生产合成催化剂-每秒生产4500万个分子。这种催化剂不是昂贵的金属，而是在繁忙的核心使用廉价，丰富的镍。

研究人员在化学杂志AngewandteChemieInternationalEdition上报告说，虽然催化剂比传统的铂催化剂需要更多的能量，但从这一结果中获得的见解可能最终有助于以环保，经济的方式制造氢燃料。

“我们接下来要做的就是让它更有效率，”能源部太平洋西北国家实验室的化学家MollyO'Hagan说。“我们仍然需要用太多的电力来生产氢气。”

PNNL的团队一直在开发一种镍基催化剂，该催化剂以来自大自然的酶(氢化酶)为模型已有数年之久。早在2011年，他们在DOE能源前沿研究中心的分子电催化中心工作，他们制造的合成催化剂比天然的快10倍。那个天然的，每秒钟就有100,000个氢分子。

当他们致力于催化剂开发时，科学家们将通过在不同介质中结合催化剂和酸来测试反应中的催化剂。他们注意到的一件事是合成催化剂在粘性液体中产生的氢气比自由流动的液体更快。

“我们使用的这种介质就像煎饼糖浆，速度非常快，”奥哈根说。“催化剂有可以移动的手臂来定位化学反应的部分。通常它们像疯了一样翻转，并且碎片并不总能击中正确的目标。当发生这种情况时，手臂实际上会卡在一个位置催化剂根本不能把碎片放在一起。我们认为这种浓稠的糖浆可能会减慢翘曲，让手臂更有效地将碎片放在一起。“

为了验证这一假设，该团队设计的催化剂具有更长的臂，可以拖动和减慢翻转。他们测试了不同的臂长，发现臂越长，催化剂产生的氢分子就越快。

他们还测量了手臂摆动的速度。手臂越长，运动越慢，允许他们将更快的氢气产生归因于更慢的手臂运动。就像兴奋的孩子们玩捉迷藏一样，平静下来让他们更频繁地击中他们的印记。

“这项工作让我们深入了解了催化剂的运动，以及如何控制这种运动，使其更有效率，”奥哈根说。