Valencià:
Un grup d'investigadors de la Universitat Jaume I de Castelló, l'Institut Català d'Investigació Química, l'Institut de Biocomputació i Física de Sistemes Complexos de la Universitat de Saragossa i l'empresa MagnetoCat S.L. ha publicat un article en la revista internacional ACS Applied Materials & Interfícies que posa en relleu la importància del magnetisme en el disseny de catalitzadors òptims que poden usar-se en la producció d'energia neta i renovable.
Els aliatges bimetàl·lics a base de platí han atret una considerable atenció en les últimes dècades com a catalitzadors en les piles combustible. Els seus avantatges són que compten amb un alt rendiment i una bona estabilitat en condicions de funcionament. La característica comuna dels catalitzadors basats en metalls de transició 3D i els seus aliatges és el magnetisme i l'equip investigador ha demostrat com els aliatges del platí amb ferro, cobalt i níquel posseeixen propietats magnètiques específiques.
La investigació teòrica ha revelat que aquests aliatges multicapa de platí i metalls magnètics indueixen a una millora general en l'acompliment catalític de les PEMFC (cel·les de combustible de membrana en catalitzadors sòlids), activant les molècules d'hidrogen i oxigen necessàries per a la producció d'energia i accelerant la separació dels reactius en les etapes intermèdies de la reacció des de la capa catalítica del catalitzador.
Tots aquests factors són accelerats pel magnetisme i converteixen aquestes nanoestructures magnètiques multicapa en candidates idònies per a les piles combustible. Aquest treball de ciència fonamental és una projecció de futur crucial per a Europa en la cerca imprescindible de catalitzadors òptims basats en metalls abundants i barats.
«Els efectes magnètics de materials multicapa són coneguts i utilitzats per físics en espintrònica per a l'emmagatzematge de dades en discos durs, per exemple; però són factors que molt rarament es consideren en catàlisis heterogènies. Estudis teòrics que demostren clarament les millores catalítiques introduïdes amb aliatges magnètics són clau per a dibuixar i desenvolupar catalitzadors per a aconseguir energia neta, renovable i barata», comenta Chiara Biz, estudiant de doctorat de l'UJI que ha desenvolupat el projecte explicat en l'article.
«No hauria d'estranyar -explica José Gracia, director de Magnetocat S.L.- el fet que la naturalesa empre manganès, cobalt, ferro i níquel en la majoria dels enzims complexos, degut tant a les seues propietats electròniques com a unes propietats magnètiques que són úniques. Si volem evolucionar en la producció d'energia neta en cel·les de combustible hem d'aprendre de la naturalesa» conclou Gracia, qui recentment ha obtingut un projecte europeu H2020 FET OPEN (Activitats Obertes de Tecnologies Futures i Emergents) i elogia la gran labor realitzada per la doctoranda en un camp complex i interdisciplinari «especialment per la seua dedicació, rigorositat i precisió».
Article «Magnetism and Heterogeneous Catalysis: In Depth on the Quantum Spin-Exchange Interactions in Pt3M (M = V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Y) (111) Alloys». Autoria: Chiara Biz de la Universitat Jaume I de Castelló; Mauro Fianchini de l'Institut Català d'Investigació Química; Víctor Polo del Departament de Química Física i l'Institut de Biocomputació i Física de Sistemes Complexos (BIFI) de la Universitat de Saragossa; i José Gracia, de Magnetocat S.L.
https://doi.org/10.1021/acsami.0c15353

Español:
Un grupo de investigadores de la Universitat Jaume I de Castelló, el Instituto Catalán de Investigación Química, el Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos de la Universidad de Zaragoza y la empresa MagnetoCat S.L. ha publicado un artículo en la revista internacional ACS Applied Materials & Interfaces que pone de relieve la importancia del magnetismo en el diseño de catalizadores óptimos que pueden usarse en la producción de energía limpia y renovable.
Las aleaciones bimetálicas a base de platino han atraído una considerable atención en las últimas décadas como catalizadores en las pilas combustible. Sus ventajas son que cuentan con un alto rendimiento y una buena estabilidad en condiciones de funcionamiento. La característica común de los catalizadores basados en metales de transición 3D y sus aleaciones es el magnetismo y el equipo investigador ha demostrado cómo las aleaciones del platino con hierro, cobalto y níquel poseen propiedades magnéticas específicas.
La investigación teórica ha revelado que dichas aleaciones multicapa de platino y metales magnéticos inducen a una mejora general en el desempeño catalítico de las PEMFC (celdas de combustible de membrana en catalizadores sólidos), activando las moléculas de hidrógeno y oxígeno necesarias para la producción de energía y acelerando la separación de los reactivos en las etapas intermedias de la reacción desde la capa catalítica del catalizador.
Todos estos factores son acelerados por el magnetismo y convierten a estas nanoestructuras magnéticas multicapa en candidatas idóneas para las pilas combustible. Este trabajo de ciencia fundamental es una proyección de futuro crucial para Europa en la búsqueda imprescindible de catalizadores óptimos basados en metales abundantes y baratos.
«Los efectos magnéticos de materiales multicapa son conocidos y utilizados por físicos en espintrónica para el almacenamiento de datos en discos duros, por ejemplo; pero son factores que muy raramente se consideran en catálisis heterogéneas. Estudios teóricos que demuestren claramente las mejoras catalíticas introducidas con aleaciones magnéticas son clave para dibujar y desarrollar catalizadores para conseguir energía limpia, renovable y barata», comenta Chiara Biz, estudiante de doctorado de la UJI que ha desarrollado el proyecto explicado en el artículo.
«No tendría que extrañar -explica José Gracia, director de Magnetocat S.L.- el hecho de que la naturaleza emplee manganeso, cobalto, hierro y níquel en la mayoría de las enzimas complejas, debido tanto a sus propiedades electrónicas como a unas propiedades magnéticas que son únicas. Si queremos evolucionar en la producción de energía limpia en celdas de combustible debemos aprender de la naturaleza», concluye Gracia, quien recientemente ha obtenido un proyecto europeo H2020 FET OPEN (Actividades Abiertas de Tecnologías Futuras y Emergentes) y elogia el gran trabajo realizado por la doctoranda en un campo complejo e interdisciplinar «especialmente por su dedicación, rigurosidad y precisión».
Artículo: «Magnetism and Heterogeneous Catalysis: In Depth on the Quantum Spin-Exchange Interactions in Pt3M (M = V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Y) (111) Alloys». Autoría: Chiara Biz de la Universitat Jaume I de Castelló; Mauro Fianchini del Instituto Catalán de Investigación Química; Víctor Polo del Departamento de Química Física y el Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI) de la Universidad de Zaragoza; y José Gracia, de Magnetocat S.L.
https://doi.org/10.1021/acsami.0c15353