Maggio 18, 2022

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I ricercatori energetici inventano il metallo camaleonte che funziona come molti altri metalli

I ricercatori energetici inventano il metallo camaleonte che funziona come molti altri metalli

I furti del convertitore catalitico da auto e camion sono aumentati notevolmente negli ultimi anni a livello nazionale. I convertitori catalitici sono molto apprezzati per i metalli preziosi – rodio e palladio – che sono contenuti al loro interno. In effetti, il palladio può essere più costoso dell’oro. Ma se non avessimo bisogno di mettere quei metalli preziosi nei convertitori catalitici in primo luogo? Potrebbe essere stata una fantasia poco tempo fa, ma la nuova tecnologia sviluppata presso l’Università del Minnesota potrebbe trasformarla in realtà prima di quanto pensiamo.

Il primo dispositivo del suo genere, chiamato “condensatore catalitico”, è pronto ad abbattere le barriere di vecchia data nell’energia rinnovabile. I ricercatori di U of M ritengono che l’invenzione rivoluzionaria potrebbe far progredire in modo significativo la tecnologia per lo stoccaggio di energia rinnovabile, la produzione di combustibili rinnovabili e la produzione di materiali sostenibili, il tutto riducendo la dipendenza dalle forniture limitate di metalli preziosi.

La ricerca che ha prodotto l’invenzione è stata pubblicata online all’indirizzo JACS Au, una delle principali riviste ad accesso aperto dell’American Chemical Society, selezionata come pubblicazione Editor’s Choice. Il team lavora anche con l’U of M Office of Technology Commercialization e ha un brevetto provvisorio sul dispositivo.

I convertitori catalitici, insieme alle dozzine di altri prodotti che molti di noi utilizzano quotidianamente, continuano a fare affidamento su materiali e processi chimici che non sono cambiati in più di un secolo. Molti di questi materiali, come i metalli preziosi, il rutenio, il platino, il rodio e il palladio, hanno proprietà di superficie elettroniche uniche. Possono agire sia come metalli che come ossidi metallici, rendendoli critici per il controllo delle reazioni chimiche.

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Questo nuovo dispositivo converte un metallo elettronico in un metallo che si comporta come un altro da utilizzare come catalizzatore per accelerare le reazioni chimiche. È il primo a dimostrare che i materiali alternativi modificati elettronicamente per fornire nuove proprietà possono portare a un’elaborazione chimica più rapida ed efficiente. Questa svolta apre le porte a nuove tecniche catalitiche che utilizzano catalizzatori di metalli non preziosi.

Per sviluppare questo metodo per mettere a punto le proprietà catalitiche di materiali alternativi, i ricercatori hanno fatto affidamento sulla loro conoscenza del comportamento degli elettroni sulle superfici. Il team ha testato con successo una teoria secondo cui l’aggiunta e la rimozione di elettroni a una sostanza potrebbe trasformare un ossido di metallo in qualcosa che imita le proprietà di un’altra sostanza.

ha affermato Paul Dauenhauer, MacArthur Fellow e professore di ingegneria chimica e scienza dei materiali presso l’Università del Minnesota che ha guidato il team di ricerca. “Questo apre un’opportunità completamente nuova per controllare la chimica e fare in modo che i materiali abbondanti funzionino come materiali preziosi”.

Un dispositivo a condensatore catalitico utilizza una serie di pellicole nanometriche per spostare gli elettroni e fissarli alla superficie del catalizzatore. Questo design presenta un meccanismo unico per combinare metalli e ossidi di metallo con il grafene per consentire un rapido flusso di elettroni con superfici sintonizzabili per la chimica.

“Stiamo considerando il condensatore catalitico come una piattaforma tecnologica che può essere implementata in una vasta gamma di applicazioni di produzione”, ha affermato Dan Frisby, professore e presidente del Dipartimento di ingegneria chimica e scienza dei materiali e membro del team di ricerca. “Le informazioni di base sulla progettazione e i nuovi componenti possono essere modificati in quasi ogni chimica che possiamo immaginare”.

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Nello studio sono stati coinvolti anche ricercatori dell’Università del Massachusetts Amherst e dell’Università della California, Santa Barbara.

Leggi il comunicato stampa completo.

Ulteriori informazioni sui condensatori catalitici su Sito web del gruppo di ricerca Dauenhauer.

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A proposito del Collegio di Scienze e Ingegneria
L’Università del Minnesota College of Science and Engineering combina i programmi dell’università in ingegneria, scienze fisiche, matematica e informatica in un unico college. Il college è classificato tra i migliori programmi accademici del paese e dispone di 12 dipartimenti accademici che offrono un’ampia gamma di corsi di laurea a livello di baccalaureato, master e dottorato. Scopri di più attraverso cse.umn.edu.