Des experts en énergie développent un métal caméléon qui imite le comportement de différents métaux

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Une équipe d’experts dirigée par l’Université du Minnesota Twin Cities a mis au point un gadget qui modifie électroniquement un métal pour qu’il se comporte comme un autre, ce qui permet de l’utiliser comme catalyseur pour accélérer les réactions chimiques. Connu sous le nom de “condensateur catalytique”, ce gadget est le premier à montrer que la modification électronique de matériaux alternatifs pour leur conférer de nouvelles caractéristiques peut permettre un traitement chimique plus rapide et plus efficace. Cette innovation ouvre la voie à de nouvelles technologies de catalyse à base de métaux non précieux pour des applications dans le stockage de l’énergie renouvelable, la production de carburants renouvelables et la production de matériaux durables.

Au cours du siècle dernier, le traitement chimique s’est appuyé sur l’utilisation de certains matériaux pour encourager la production de produits chimiques et de matériaux que nous utilisons tous les jours. Les métaux précieux tels que le palladium, le platine, le ruthénium et le rhodium ont des propriétés électriques de surface distinctes. Ils sont importants pour le contrôle des réactions chimiques car ils peuvent se comporter à la fois comme des métaux et des oxydes métalliques.

Ces matériaux sont chers et souvent rares. Ils sont donc devenus un obstacle majeur au progrès technologique. Les experts en énergie ont utilisé leur compréhension du comportement des électrons sur les surfaces pour mettre au point cette méthode de modification des caractéristiques catalytiques des matériaux alternatifs. L’ajout et le retrait d’électrons d’un matériau peuvent le transformer en un oxyde métallique aux propriétés similaires à un autre.

La recherche a été publiée en ligne dans la revue JACS Au. L’équipe détient un brevet provisoire sur le gadget et travaille avec le bureau de commercialisation des technologies de l’université du Minnesota.

Paul Dauenhauer, qui a dirigé l’équipe de recherche, a déclaré que bien que les atomes ne souhaitent pas ajuster leur nombre d’électrons, l’équipe a mis au point le condensateur catalytique, qui leur permet de régler le nombre d’électrons à la surface du catalyseur. M. Dauenhauer est titulaire d’une bourse MacArthur et professeur de génie chimique et de science des matériaux à l’université du Minnesota.

Le rhodium et le palladium contenus dans les convertisseurs catalytiques les rendent précieux. Le palladium est généralement plus coûteux que l’or.

Le condensateur catalytique déplace et stabilise les électrons à la surface du catalyseur en utilisant une combinaison de films nanométriques. Ce concept utilise une nouvelle technique qui combine des métaux et des oxydes métalliques avec du graphène pour permettre un flux d’électrons rapide sur des surfaces chimiques personnalisables.

Dan Frisbie, professeur et directeur du département de génie chimique et de science des matériaux de l’Université du Minnesota, et membre de l’équipe de recherche, a déclaré que le condenseur catalytique est une technologie de plate-forme qui peut être utilisée dans une variété d’applications de fabrication.

Les chercheurs ont l’intention de poursuivre leurs travaux sur les condenseurs catalytiques en les appliquant aux métaux précieux pour résoudre certains des problèmes de durabilité et d’environnement les plus pressants.

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