Un más duradero, un catalizador de platino de mayor eficiencia ha sido desarrollado por un equipo dirigido por la Universidad de Dalhousie, un resultado con importantes implicaciones para la industria del automóvil.

Los catalizadores de platino ayudan a desactivar los gases de escape tóxicos de los motores de los automóviles tradicionales. El platino también se utiliza para ayudar a impulsar las reacciones químicas que hacen posible las celdas de combustible de hidrógeno sin emisiones, una tecnología que podría transformar los automóviles tal como los conocemos.

El nuevo catalizador combina oro y platino para formar lo que se conoce como catalizador de un solo átomo, lo que resulta en un aumento de casi 100 veces en la eficiencia sobre los catalizadores de platino del mercado, dice Peng Zhang, el profesor de Dalhousie que dirigió esta investigación.

No solo se mejora la eficiencia desde el principio, pero se mantiene durante la vida útil del catalizador:normalmente, un catalizador de platino funciona menos bien con el tiempo, ya que las moléculas de monóxido de carbono se unen estrechamente y bloquean el platino para que no ayude a las reacciones.

Las mejoras provienen de dos propiedades:la estructura de un solo átomo, que maximiza el área de superficie activa del platino, y las propiedades electrónicas únicas que la adición de oro para crear una aleación ayuda a lograr.

"La magia ocurre debido a la aleación. Piense en el hierro:se oxida muy fácilmente en el aire, pero si tienes una aleación de hierro, como el acero inoxidable, sus propiedades son totalmente diferentes, "dice Zhang.

Por ejemplo, la fabricación de una aleación de oro y platino evita que el catalizador de platino pierda eficacia y se "envenene" con el tiempo. El envenenamiento por catalizador es una de las principales luchas.

Esto se debe a que si dos átomos de platino están uno al lado del otro, luego, el monóxido de carbono de la reacción química se une fuertemente a ellos, envenenando el catalizador y degradando gradualmente su eficacia. Cuando los investigadores se aseguran de que no haya grupos de platino dentro de una red de oro más grande, el efecto de envenenamiento desaparece.

El equipo de Zhang trabajó con tres instalaciones de Canadian Light Source en la Universidad de Saskatchewan para comprender y probar sus catalizadores aleados. mientras probaban varias combinaciones y estructuras de platino y oro.

"Los sincrotrones son una de las herramientas más poderosas para estudiar. Las aleaciones son muy difíciles de estudiar con herramientas normales, ya que es difícil distinguir los dos metales entre sí, "dice Zhang". Con un sincrotrón, puede sintonizar fácilmente la energía para tomar solo el platino, y luego el oro ".

A medida que los investigadores redujeron el contenido de platino de su catalizador, encontraron grandes mejoras en su función, hasta que finalmente dieron con el modelo de un solo átomo que maximizaba el área de superficie del platino y minimizaba el envenenamiento.

Más lejos, El equipo descubrió que la técnica química simple que utilizaron para preparar la aleación dio como resultado una concentración general más alta de átomos de platino que las aleaciones típicas en casi 10 veces. Las aleaciones normalmente contienen concentraciones muy bajas de átomos individuales, por debajo del 1%. El equipo de Zhang creó una aleación con un 7% de átomos de platino único.

El trabajo aún no está terminado, por supuesto. Zhang y su equipo construyeron esta primera aleación con oro porque es muy estable, lo que lo hace ideal para probar nuevas ideas. Pero por supuesto, como platino, el oro es muy caro.

"El oro es un primer paso para mostrar el concepto. Ahora queremos ver otros metales menos costosos, lo que hará que sea más útil para la industria, "dice Zhang.