Por décadas, pesquisadores de todo o mundo procuraram alternativas de iridium, que são metais extremamente raros, incrivelmente caros usados na produção de combustível de hidrogênio limpo.
Agora, uma nova e forte ferramenta foi encontrada – uma tarde.
A Universidade Norte -Oeste é inventada e desenvolvida, que o equipamento é chamado Megalibri. A primeira “fábrica de dados” nanomatorial do mundo tem um pequeno chip em cada megalibe, alguns milhões de partidos de nano projetados exclusivamente. Em colaboração com pesquisadores do Toyota Research Institute (TRI), a equipe usou essa tecnologia para descobrir o catalisador comercialmente relevante para a produção de hidrogênio. Em seguida, eles escalam os ingredientes e provam que ele pode funcionar dentro de um dispositivo – em todos os registros.
Com um megrado, os cientistas examinaram rapidamente a enorme combinação de quatro metais baratos – cada um dos quais é conhecido pelo desempenho do catalisador – para encontrar um novo material com o desempenho comparável do irídio. A equipe inventou um elemento completamente novo que corresponde ao teste de laboratório ou, em alguns casos, excede a eficácia dos materiais comerciais à base de irídio, mas em uma parte das despesas.
Esta invenção não cria apenas a possibilidade de hidrogênio verde acessível; Ele também prova a eficácia da nova abordagem de megalibe, que os pesquisadores podem alterar completamente o novo material para qualquer número de aplicações.
O estudo foi publicado em 19 de agosto Jornal da American Chemical Society (JACS).
“Publicamos imediatamente a ferramenta de síntese mais poderosa do mundo, que Mirkin, escritora sênior e inventor primária da plataforma de megalibry, disse Mirkin no noroeste do Chade”, ajuda a procurar um grande número de materiais para encontrar materiais para químicos e cientistas materiais. “” “” Nesse projeto em particular, cantamos esse poder para um grande problema no setor de rosto que é: como encontramos um elemento tão bom quanto o irídio, mas é mais, mais disponível e muito mais barato? Essa nova ferramenta nos permitiu encontrar uma opção comprometida e encontrá -la rapidamente. ”
George B é um pioneiro em nano tecnologia, Mirkin. Rathman North -Professor de Química no Winberg College of Arts and Sciences, no Ocidente; Professor de engenharia química e biológica, engenharia biomédica e ciências materiais e engenharia da McAxist School of Engineering; E o diretor executivo do Instituto Internacional de Nano Technology. Mirkin Ted é liderado pelo sargento, Lynn Hopton Davis e Greg Davis Chemistry Professor, professor de engenharia elétrica e computadores da McCurges e diretor executivo do Instituto de Sustentabilidade e Energia Paula M.
‘Iridium não é suficiente no mundo’
O fóssil mundial emergiu como uma parte crítica do quebra -cabeça de hidrogênio verde acessível à medida que se afasta do combustível e da decoração. Para produzir energia limpa de hidrogênio, os cientistas transformaram a divisão de água, um processo que usa eletricidade para dividir as moléculas de água em dois ingredientes – hidrogênio e oxigênio.
A parte de oxigênio dessa reação, que é chamada de evolução de oxigênio (OR), mas é difícil e ineficiente. Quando os cientistas usam catalisadores à base de irídio, ou é mais eficaz quando há desvantagens significativas. O irídio é raro, caro e frequentemente obtido como por mineração de platina. Mais valioso que o ouro, custa cerca de US $ 5.000 por onça para o irídio.
O sargento disse: “Não há irídio suficiente no mundo para atender a todas as nossas necessidades estimadas”. “Pensamos em dividir a água para criar energia alternativa, pouco irídio em termos de suprimento puro”.
‘Para implantar todo o exército em um chip’
Mirkin, que lançou os Megleers em 2016, decidiu com o sargento que procurar novos candidatos para a substituição de iridium era um apelo perfeito para seu equipamento revolucionário. Embora a invenção dos materiais seja um trabalho lento e preocupante, cheio de defeitos e defeitos, os fiGliers permitem que os cientistas identifiquem composições ideais na velocidade do freio.
Cada megalibry é feito com mil pequenos dicas em forma de pirâmide para imprimir “ponto” em uma superfície. Em cada ponto, há uma mistura deliberadamente projetada de sal de metal. Uma vez aquecido, o sal metálico é reduzido para formar uma única nano partícula, cada uma com uma composição e tamanho precisos.
Mirkin disse: “Você pode pensar em cada gorjeta como uma pessoa pequena em um pequeno laboratório”. “Em vez de criar uma estrutura ao mesmo tempo, você tem milhões de pessoas, para ter um exército completo de pesquisadores destacados em um chip”.
E o vencedor é …
No novo estudo, o chip possui 156 milhões de partículas, feitas de diferentes combinações de rutênio, cobalto, manganês e cromo. Um scanner robótico avaliou então que as partículas mais comprometidas podem executar um OR. Com base neste teste, Mirkin e sua equipe escolheram os melhores candidatos a desempenho para um exame mais aprofundado em laboratório.
Finalmente, um ensaio ficou: uma combinação precisa de quatro metais (RU52Pedreira33Mn9Cr6 Óxido). Sabe-se que os catalisadores multimetal expressam efeitos cnrgísticos que podem torná-los mais ativos do que seus catalisadores de metafora única.
“Nosso catalisador é na verdade um pouco mais de atividade do que o catalisador e a grande estabilidade”, disse Mirkin. “Isso é raro porque o rutênio é menos estável. Mas outros componentes da composição tornam o rutênio estável”.
A capacidade de rastrear partículas para seu desempenho final é uma grande inovação nova. “Pela primeira vez, não apenas conseguimos rastrear catalisadores rapidamente, mas também vimos o melhor desempenho em um ambiente de expansão”, disse o cientista sênior sênior sênior de pesquisa sênior Joseph Monta.
No exame de longo prazo, o novo catalisador opera por mais de mil horas com alta eficiência e grande estabilidade em um ambiente ácido rigoroso. É um dramaticamente barato-cerca de um sétimo que o Iridium.
“Há muito trabalho a fazer comercialmente em vigor, mas é extremamente emocionante que possamos identificar os catalisadores tão rapidamente – não apenas na escala do laboratório”, disse Montoa.
Basta começar
Os enormes materiais de alta qualidade produzem conjuntos de dados, o método Megalibry forma os novos materiais da próxima geração para criar a base da inteligência artificial (AI) e do aprendizado de máquina. A North -west Spinout Company North -West, Three e Mattick já criou algoritmos de aprendizado de máquina para se mover através de megliers em velocidade recorde.
Mirkin diz que é apenas o começo. Com a IA, o procedimento pode sair dos catalisadores para revolucionar a invenção de materiais para praticamente qualquer tecnologia como baterias, dispositivos biomédicos e elementos ópticos avançados.
“Vamos procurar diferentes tipos de materiais para bateria, fusão e muito mais”, disse ele. “O mundo não usa os melhores materiais para suas necessidades. As pessoas encontraram os melhores materiais em um determinado momento que o problema é que o problema é que agora somos uma estrutura enorme construída em torno desses materiais e estamos presos a eles. Gostaria de virar de cabeça para baixo, é o melhor encontrar os melhores materiais para cada necessidade”.
Sobre o estudo
Instituto de Pesquisa Toyota, Mattick e Escritório de Pesquisa do Exército, Laboratório de Pesquisa do Comando do Comando de Comando do Comando do Comando do Comando de Comando de Comando de Comando de Comando do Exército do Exército (Número do prêmio W-31 NF-3-1-0-0285) “A velocidade da invenção da resposta evolutiva do oxigênio será acelerada”. Esta publicação foi possível com o apoio do ecossistema de fabricação e design bioindastral (BIOMED); O conteúdo aqui são os autores e não reflete a visão do Biomed.
Este material é baseado na pesquisa patrocinada pela Força Aérea sob o FA 8650-21-2-5028. O governo dos EUA está autorizado a reproduzir e distribuir o público para o governo para qualquer transcrição de direitos autorais.
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