Los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) del Departamento de Energía toman medidas significativas para reducir la dependencia del país de los minerales críticos y al mismo tiempo mejorar la eficiencia energética. Al mejorar el rendimiento y la vida útil de los catalizadores que se utilizan en diversas aplicaciones industriales, quieren cuidar las preocupaciones centrales sobre las vulnerabilidades de la cadena de suministro en relación con estos materiales esenciales.
Los catalizadores son integrales para facilitar las reacciones químicas a temperaturas más bajas, pero el gobierno de los Estados Unidos menciona muchos de los materiales utilizados en su desarrollo como minerales críticos. Estos minerales a menudo son perturbaciones para las interrupciones de la cadena de suministro, lo que hace que las alternativas eficientes sean más urgentes.
Los investigadores de PNNL utilizan experiencia avanzada en el campo de la química e instrumentación avanzada para analizar fundamentalmente los catalizadores. Sus métodos innovadores les permiten comprender el comportamiento de los minerales críticos activos, evaluar las causas detrás de su desglose y explorar los caminos para mejorar.
Un punto focal de su investigación incluye la optimización de convertidores catalíticos hechos a medida para vehículos todoterreno pesados, incluidos equipos agrícolas y maquinaria de construcción. Al forjar asociaciones con las partes interesadas en la industria, PNNL intenta reducir los costos relacionados con los catalizadores, en última instancia, para beneficiar a los agricultores y empresas que dependen de estas tecnologías.
Además, su investigación se extiende más allá de los vehículos todoterreno, aplicables a los motores de gasolina y diesel, así como en motores alimentados por hidrógeno, metanol y biocombustibles alternativos que incluyen combustibles. Esta diversificación está destinada a contribuir a una cadena de energía doméstica más resistente.
Los investigadores se centraron recientemente en el cerio, una parte crucial en muchos catalizadores. El cerio juega un papel importante en el almacenamiento de oxígeno y facilitando las reacciones químicas; Sin embargo, la producción primaria se concentra en China, lo que expresa preocupación por su disponibilidad. Los científicos de PNNL trabajan junto con los socios de la industria y académicos como la Universidad Estatal de Washington y descubrieron un nuevo proceso que no solo mejora el rendimiento del cerio, sino que también reduce la cantidad requerida para el tratamiento efectivo de las emisiones de escape dañinas.
Durante los experimentos, los investigadores introdujeron en lugar de usar el lugar de vapor del vapor: los investigadores en gases de escape basados en la realidad. Este enfoque ofreció una perspectiva única sobre cómo el pre -tratamiento en los catalizadores basados en cerio con escape condujo a la formación de grupos delgados de óxido de cerio. Estos grupos aumentaron la accesibilidad de los lugares catalíticos en la superficie, lo que resultó en un mejor rendimiento. Además, el equipo descubrió que el pre -tratamiento de escape crea lo que llaman una ‘esponja de oxígeno’, diferentes reacciones catalíticas que agregan o eliminan el oxígeno.
Mira hacia el futuro, PNNL proporciona la integración de las nuevas ideas sobre el diseño katalytic activando cualquier catalizador preactivador con escape en caliente al principio, lo que aumenta la eficiencia y la sostenibilidad desde el principio.
El laboratorio tiene una rica historia en la investigación de catálisis, con un progreso innovador que redefine diseños de catalizador activos y estables en diversas industrias. PNNL fue pionero en el desarrollo de catalizadores de grupos de platino con un átomo, que pueden funcionar a temperaturas más bajas mientras mantienen la durabilidad a mayores temperaturas y características esenciales para numerosas aplicaciones fuera del escape del motor.
En su objetivo de minimizar la dependencia de los minerales críticos volátiles, los investigadores de PNNL descubrieron revelaciones sobre Rhodium, un mineral a menudo en comparación con el oro en términos de costos. A diferencia de las creencias tradicionales, descubrieron que los átomos de rodio individuales muestran una mayor actividad catalítica que las nano partículas agrupadas, por lo que son la creación de catalizadores destinados a examinar los óxidomas de rodio y cerio disecados.
A través de la cooperación continua con grandes fabricantes de motocicletas como Cummins y John Deere, junto con proveedores de catalizador como BASF y Johnson Matthey, PNNL está listo para estimular las innovaciones que abordan tanto las necesidades de los costos de la industria como de los consumidores, mientras que la dependencia del material crítico se reduce. El laboratorio permanece comprometido con refinar el diseño de catalizador y promover el uso de combustibles alternativos, que libera el camino para un futuro más sostenible.
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