Сооруженный на скорую руку струйный принтер помог химикам обнаружить самый эффективный катализатор все же при преобразовании метанола к электричеству в топливных элементах – устройства, горячо преследующиеся компаниями во всем мире как чистая альтернатива двигателям внутреннего сгорания. Новый катализатор описан в сегодняшней Науке.Текущие катализаторы топливного элемента ломают метанол в двуокись углерода, протоны и электроны: электроны разбиты через провод, чтобы привести автомобиль в действие или сделать другую работу, в конечном счете прибывающую в другой электрод, где они встречаются с мобильными протонами.
Но эти рутениевые платиной катализаторы тратят впустую приблизительно 25% энергии, сохраненной в топливе как тепло. Поиск улучшенной комбинации металлов сконцентрировался на различных смесях двух металлов, или иногда три. Немного исследовательских групп попытались отсортировать головокружительное множество комбинаций четырех или больше металлов.Для ускорения поиска, химика Тома Маллоука и его Университета штата Пенсильвания, университета Парк, коллеги взяли ножовку к коммерческому струйному принтеру и изменили машину для распыления капелек различных солей металла вместо чернил.
Компьютер управлял распылением, создавая множество точек с различными комбинациями соли металла, тогда реагировавшимися внезапно для формирования активных катализаторов. Для выбирания лучших исполнителей исследователи просто рассматривали свое множество с составом, названным никелем PTP, флуоресцирующий слабый синий в присутствии протонов. Маленькое напряжение через множество осветило катализаторы.
Коллеги в Технологическом институте Иллинойса в Чикаго, сделавшие электроды из материала и включившие их в рабочие топливные элементы, нашли, что лучший катализатор содержал иридий и осмий в дополнение к стандартным металлам. Это было на 40% более эффективно при генерации электричества, чем прямое рутениевое платиной соединение при моделируемых реальных условиях.
Этого улучшения может не быть достаточно для оправдания коммерческих топливных элементов с помощью иридия и осмия, стоящих больше, чем платина, говорит Том Фуллер Международных Топливных элементов в Южном Виндзоре, Коннектикут. Но он добавляет, что многообещающие результаты этой первой попытки предполагают, что подход грубой силы при создании катализаторов «определенно стоит преследовать».