El platino, un metal noble, se oxida más rápido de lo esperado en condiciones tecnológicamente relevantes. Esto ha surgido de un estudio realizado conjuntamente por DESY NanoLab y la Universidad de Viena. Dispositivos que contienen platino, como los convertidores catalíticos utilizadospara reducir las emisiones de escape en los automóviles, puede sufrir una pérdida de eficacia como resultado de esta reacción. El equipo del autor principal Thomas Keller, de DESY y la Universidad de Hamburgo, presenta sus hallazgos en la revista Ionics de estado sólido .
"El platino es un material extremadamente importante en términos tecnológicos", dice Keller. "Las condiciones bajo las cuales el platino sufre oxidación aún no se han establecido completamente. Examinar esas condiciones es importante para una gran cantidad de aplicaciones".
Los científicos estudiaron una capa delgada de platino que se había aplicado a un cristal de zirconia estabilizado con itria cristal YSZ, la misma combinación que se utiliza en el sensor lambda de los sistemas de emisión de escape de automóviles. El cristal YSZ es un llamadoconductor de iones, lo que significa que conduce átomos cargados eléctricamente iones, en este caso iones de oxígeno. La capa de platino depositada por vapor sirve como un electrodo. El sensor lambda mide el contenido de oxígeno de los gases de escape en el automóvil y lo convierte enuna señal eléctrica que a su vez controla el proceso de combustión electrónicamente para minimizar los gases de escape tóxicos.
En DESY NanoLab, los científicos aplicaron una diferencia de potencial de aproximadamente 0.1 voltios al cristal YSZ recubierto de platino y lo calentaron a alrededor de 450 grados Celsius, condiciones similares a las que se encuentran en muchos dispositivos técnicos. Como resultado, el oxígeno se acumuló debajoLa película de platino impermeable alcanza presiones de hasta 10 bares, que corresponden a las de los neumáticos de un camión. La presión ejercida por el oxígeno, junto con la temperatura elevada, hizo que se formaran pequeñas burbujas dentro de la película de platino, que normalmente tienen un diámetro dealrededor de 1000 nanómetros 0.001 milímetros. "La formación de ampollas de platino es un fenómeno generalizado y nos gustaría desarrollar una mejor comprensión del mismo", explica Keller. "Nuestra investigación también puede considerarse representativa de este tipo de fenómeno electroquímico en un rango deotras capas límite "
Los científicos utilizaron el llamado haz de iones enfocado FIB como una especie de bisturí ultra agudo para cortar las burbujas de platino y examinar su interior más de cerca. Descubrieron que la superficie interna de las burbujas estaba forrada con una capade óxido de platino que podría tener hasta 85 nanómetros de espesor, mucho más de lo esperado.
"Esta oxidación masiva tuvo lugar en condiciones en las que normalmente no se observa", informa el coautor Sergey Volkov, quien ha escrito su tesis doctoral en la Universidad de Hamburgo sobre el tema. "Como regla, el platino es un altamentematerial estable, que es precisamente por eso que se elige para muchas aplicaciones, como convertidores catalíticos en automóviles, porque no se altera fácilmente. Por lo tanto, nuestras observaciones son importantes para tales aplicaciones ". Los científicos sospechan que la alta presión del oxígeno dentro delLa burbuja acelera la oxidación del metal. Esto debe tenerse en cuenta en el funcionamiento de los sensores electroquímicos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DISEÑO Deutsches Elektronen-Synchrotron . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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