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La máscara de Tutankamón inspira coches eléctricos más asequibles

29/12/2017 - 

MADRID (EP). Ingenieros químicos de la Universidad John Hopkins se han inspirado en la antigua tradición egipcia del baño en oro para que las células de combustible sean menos costosas y más potentes.

Los artistas egipcios de la época de 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, los investigadores de Johns Hopkins han aplicado una pequeña capa de costoso platino de solo un nanómetro de grosor, aproximadamente 1/100.000 del diámetro de un cabello humano, a un núcleo de cobalto mucho más barato. Este enlace microscópico podría convertirse en un catalizador crucial en las nuevas pilas de combustible que generan corriente eléctrica para alimentar automóviles y otras máquinas.

El nuevo diseño de la célula de combustible ahorraría dinero, ya que requeriría mucho menos platino, un metal muy raro y costoso que se usa comúnmente como catalizador en los automóviles eléctricos actuales con pila de combustible. Los investigadores, que publicaron su trabajo a principios de este año en Nano Letters, dicen que al permitir coches eléctricos más asequibles, esta innovación podría frenar la emisión de dióxido de carbono y otros contaminantes de los vehículos a gasolina o diesel.

"Esta técnica podría acelerar nuestro lanzamiento fuera de la era de los combustibles fósiles", dijo Chao Wang, profesor asistente de Johns Hopkins de ingeniería química y biomolecular y autor principal del estudio. "No solo reducirá el costo de las células de combustible. También mejorará la eficiencia energética y el rendimiento energético de los vehículos eléctricos limpios propulsados por hidrógeno".

En su artículo, los autores se decantaron por los antiguos artesanos egipcios que utilizaron una técnica similar de galvanoplastia para dar a las máscaras de cobre y otras obras metálicas una brillante capa final de plata u oro. "La idea", dijo Wang, "es poner un poco del tesoro precioso encima de cosas baratas".

Señaló que el platino, que se usa frecuentemente 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 ser utilizado en celdas de combustible. Pero, dijo, el alto costo del platino y la disponibilidad limitada han hecho que su uso en tecnologías de energía limpia sea prácticamente impráctico, hasta ahora.

"Hay mucho más cobalto que platino", dijo el autor principal y compañero de posgrado de Johns Hopkins, Lei Wang (no relacionado con Chao Wang). "Hemos podido estirar significativamente los beneficios del platino cubriéndolo con cobalto, e incluso hemos logrado mejorar la actividad del platino al mismo tiempo".

Los primeros intentos de platear metales preciosos en materiales no preciosos fueron obstaculizados en gran medida por las reacciones de reemplazo galvánico: la oxidación del metal no precioso. En este estudio, el equipo reprimió exitosamente tales reacciones al introducir monóxido de carbono, una molécula de gas que se une fuertemente al cobalto, protegiéndolo de la oxidación.

Las nanopartículas de cobalto y platino no solo redujeron el uso de platino; realizaron 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 los dos metales. "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 desempeñan papeles clave en muchas aplicaciones industriales, las implicaciones de este trabajo se extienden más allá de las células de combustible.

Actualmente, el equipo está trabajando en adaptar su técnica a otros metales preciosos y sustratos no preciosos. Los nuevos desarrollos se destinarán a nuevas aplicaciones de dichos materiales en conversiones químicas de hidrocarburos.

"Muchas reacciones que dependen de los catalizadores de metales preciosos podrían hacerse más baratas y más efectivas al aprovechar nuestra tecnología", dijo Chao Wang.

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