Para hacer que las celdas de combustible de hoy en día sean menos costosas y más potentes, un equipo dirigido por ingenieros químicos de John Hopkins se ha inspirado en la antigua tradición egipcia del dorado.
Los artistas egipcios en la época del Rey Tutankamón a menudo cubrían metales más baratos cobre, por ejemplo con una fina capa de un metal precioso brillante como el oro para crear máscaras y joyas extravagantes. En un giro moderno, el Johns Hopkins-Los investigadores líderes han aplicado una pequeña capa de platino costoso de solo un nanómetro de espesor, aproximadamente 1 / 100,000 th el diámetro de un cabello humano - a un núcleo de cobalto mucho más barato. Este matrimonio microscópico podría convertirse en un catalizador crucial en las nuevas celdas de combustible que generan corriente eléctrica para alimentar automóviles y otras máquinas.
El nuevo diseño de celda de combustible ahorraría dinero porque requeriría mucho menos platino, un metal muy raro y costoso que se usa comúnmente como catalizador en los autos eléctricos actuales de celda de combustible. Los investigadores, que publicaron su trabajo antesaño en Nano letras , digamos que al hacer que los autos eléctricos sean más asequibles, esta innovación podría frenar la emisión de dióxido de carbono y otros contaminantes de los vehículos que funcionan con gasolina o diesel.
"Esta técnica podría acelerar nuestro lanzamiento fuera de la era de los combustibles fósiles", dijo Chao Wang, profesor asistente de ingeniería química y biomolecular de Johns Hopkins y autor principal del estudio. "No solo reducirá el costo de las celdas de combustible.También mejorará la eficiencia energética y el rendimiento energético de los vehículos eléctricos limpios que funcionan con hidrógeno ".
En su artículo, los autores inclinaron sus sombreros ante los antiguos artesanos egipcios que utilizaron una técnica de recubrimiento similar para dar a las máscaras de cobre y otras obras de arte metálicas una capa final brillante de plata u oro. "La idea", dijo Wang, "es poner un poco del preciado tesoro encima de las cosas baratas "
Señaló que el platino, que se usa con frecuencia en joyería, también es un material crítico en la industria moderna. Cataliza reacciones esenciales en actividades que van desde el procesamiento de petróleo y la síntesis petroquímica hasta el control de emisiones en vehículos de combustión, además de usarse en celdas de combustiblePero, dijo, el alto costo y la disponibilidad limitada del platino han hecho que su uso en tecnologías de energía limpia sea poco práctico, hasta ahora.
"Hay mucho más cobalto que el platino", dijo el autor principal y compañero postdoctoral de Johns Hopkins, Lei Wang no relacionado con Chao Wang. "Hemos podido estirar significativamente los beneficios del platino al recubrirlosobre el cobalto, e incluso logramos mejorar la actividad del platino al mismo tiempo "
Los intentos anteriores de platear metales preciosos en materiales no preciosos se vieron obstaculizados en gran medida por reacciones de reemplazo galvánico: oxidación del metal no precioso. En este estudio, el equipo suprimió con éxito tales reacciones al introducir monóxido de carbono, una molécula de gas que fuertementese une al cobalto, protegiéndolo de la oxidación.
Las nanopartículas de cobalto-platino no solo redujeron el uso de platino; tuvieron un rendimiento casi 10 veces mejor que el platino solo. Los investigadores dijeron que esta actividad catalítica mejorada resultó de la exposición maximizada de los átomos de platino en la superficie y de las interacciones entre"El contacto íntimo entre el cobalto y el platino da lugar a una tensión de compresión", dijo Lei Wang. "Acorta la distancia entre los átomos de platino y hace que las reacciones químicas sean más factibles en la superficie".
Debido a que el platino y otros metales raros juegan un papel clave en muchas aplicaciones industriales, las implicaciones de este trabajo se extienden más allá de las celdas de combustible. Actualmente, el equipo está trabajando en adaptar su técnica a otros metales preciosos y sustratos no preciosos.aplicaciones adicionales de tales materiales en conversiones químicas de hidrocarburos.
"Muchas reacciones que dependen de catalizadores de metales preciosos podrían volverse más baratas y más efectivas aprovechando nuestra tecnología", dijo Chao Wang. "En un momento en que nos damos cuenta de los límites de nuestras fuentes no renovables deenergía y materiales, esta técnica nos apunta en una nueva dirección muy bienvenida ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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