El catalizador de la navaja suiza puede hacer que el gas natural sea más limpio.
Bajar la temperatura de combustión del metano
Reza Shahbazian-Yassar, profesor de ingeniería mecánica e industrial de la Universidad de Illinois Chicago y sus colegas facilitaron el desarrollo de un catalizador de vanguardia "navaja suiza" compuesto por 10 elementos diferentes - cada uno de los cuales tiene la capacidad de reducir por sí solo la temperatura de combustión del metano - más el oxígeno. Este catalizador único puede reducir la temperatura de combustión del metano a la mitad, desde más de 1400 grados Kelvin hasta 600 a 700 grados Kelvin.
Los elementos que componen el catalizador de nanopartículas de óxido metálico
Zhennan Huang
En una investigación publicada anteriormente, Shahbazian-Yassar y sus colegas demostraron la capacidad de crear catalizadores de nanopartículas multi-elementos, conocidos como aleaciones de alta entropía, utilizando una técnica única de ondas de choque. Antes de esto, los científicos de materiales no hacían intentos serios de crear nanopartículas de más de tres elementos debido a la tendencia de los átomos de cada elemento a separarse unos de otros y volverse inútiles.
Aprovechando el sistema único de microscopía electrónica en tiempo real y a alta temperatura de la UIC, el equipo de Shahbazian-Yassar demostró que las nanopartículas de alta entropía formadas por 10 óxidos metálicos eran altamente estables a temperaturas de hasta 1.073 grados Kelvin y que los elementos individuales se distribuían uniformemente en cada nanopartícula formando una única estructura cristalina estable en estado sólido.
Su aleación de óxido metálico contenía varias mezclas de metales de transición, que son elementos de tierras raras, y metales nobles más oxígeno.
"Es casi imposible mantener una mezcla perfecta de estos elementos en una fase sólida debido a las diferencias en el radio atómico, la estructura cristalina, el potencial de oxidación y las propiedades electrónicas de los elementos", dijo Zhennan Huang, estudiante de doctorado en el laboratorio de Shahbazian-Yassar y co-autor del artículo. "Pero fuimos capaces de demostrar que esto es posible".
"Entre las múltiples aleaciones con múltiples elementos que creamos, las partículas hechas de 10 elementos no sólo fueron las más efectivas para reducir el punto de combustión del gas metano, sino también las más estables a esas temperaturas", dijo Shahbazian-Yassar, que es un autor correspondiente en el documento.
Los investigadores creen que el catalizador podría utilizarse para reducir la producción de los dañinos gases de efecto invernadero producidos por la quema de gas natural en los hogares individuales, para hacer funcionar las turbinas e incluso en los coches que funcionan con gas natural comprimido.
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