Una più lunga durata, catalizzatore al platino ad alta efficienza è stato sviluppato da un team guidato dalla Dalhousie University, un risultato con importanti implicazioni per l'industria automobilistica.

I catalizzatori al platino aiutano a disattivare i gas di scarico tossici dai motori delle auto tradizionali. Il platino viene anche utilizzato per guidare le reazioni chimiche che rendono possibili le celle a combustibile a idrogeno a emissioni zero, una tecnologia che potrebbe trasformare le automobili come le conosciamo.

Il nuovo catalizzatore combina oro e platino per formare quello che è noto come catalizzatore a singolo atomo, con conseguente aumento di quasi 100 volte dell'efficienza rispetto ai catalizzatori al platino di mercato, dice Peng Zhang, il professore di Dalhousie che ha condotto questa ricerca.

Non solo l'efficienza viene migliorata all'inizio, ma si mantiene per tutta la vita del catalizzatore:normalmente, un catalizzatore al platino funziona meno bene nel tempo poiché le molecole di monossido di carbonio si legano strettamente e impediscono al platino di favorire le reazioni.

I miglioramenti provengono da due proprietà:la struttura del singolo atomo, che massimizza la superficie attiva del platino, e le proprietà elettroniche uniche che l'aggiunta di oro per creare una lega aiuta a raggiungere.

"La magia avviene grazie alla lega. Pensa al ferro:si arrugginisce molto facilmente nell'aria, ma se hai una lega di ferro, come l'acciaio inossidabile, le sue proprietà sono totalmente diverse, "dice Zhang.

Per esempio, la realizzazione di una lega oro-platino impedisce al catalizzatore di platino di perdere efficienza e "avvelenamento" nel tempo. L'avvelenamento da catalizzatore è una delle maggiori lotte.

Questo perché se due atomi di platino sono affiancati, quindi il monossido di carbonio dalla reazione chimica si lega strettamente a loro, avvelenando il catalizzatore e degradandone gradualmente l'efficienza. Quando i ricercatori si assicurano che non ci siano ammassi di platino all'interno di un reticolo d'oro più grande, l'effetto avvelenamento scompare.

Il team di Zhang ha lavorato con tre strutture Canadian Light Source presso l'Università del Saskatchewan per comprendere e testare i loro catalizzatori in lega, mentre provavano varie combinazioni e strutture di platino e oro.

"I sincrotroni sono uno degli strumenti più potenti da studiare. Le leghe sono estremamente difficili da studiare con strumenti normali, poiché è difficile distinguere i due metalli l'uno dall'altro, " dice Zhang. "Con un sincrotrone, puoi facilmente sintonizzare l'energia per prendere solo il platino, e poi l'oro».

Poiché i ricercatori hanno ridotto il contenuto di platino del loro catalizzatore, hanno trovato grandi miglioramenti nella sua funzione, finché alla fine non si imbatterono nel modello a singolo atomo che massimizzava la superficie del platino e riduceva al minimo l'avvelenamento.

Ulteriore, il team ha scoperto che la semplice tecnica chimica utilizzata per preparare la lega ha portato a una concentrazione complessiva di atomi di platino superiore di quasi 10 volte rispetto alle leghe tipiche. Le leghe normalmente contengono concentrazioni molto basse di singoli atomi, inferiore all'1%. Il team di Zhang ha creato una lega con il 7% di atomi di platino singolo.

Il lavoro non è ancora finito, Certo. Zhang e il suo team hanno costruito questa prima lega con l'oro perché è altamente stabile, che lo rende ottimo per testare nuove idee. Ma certo, come platino, l'oro è molto costoso.

"L'oro è un primo passo per mostrare il concetto. Ora vogliamo guardare altro, metalli meno costosi, che lo renderà più utilizzabile per l'industria, "dice Zhang.