Nieuwe katalysatoren maken zeer efficiënt gebruik van edelmetalen

De Nederlandse Universiteit Utrecht heeft een nieuwe manier ontwikkeld om katalysatoren te maken waarin de hoeveelheid benodigde edelmetalen met een factor 10 is verlaagd.

Trefwoorden: #edelmetaal, #katalysator, #waterstof

Lees verder

research

( Foto: Universiteit Utrecht )

ENGINEERINGNET.BE - Edelmetalen zoals platina worden veelvuldig gebruikt in de industrie en het dagelijks leven. De bekendste toepassing is momenteel in de uitlaatgaskatalysator van auto’s om de verbrandingsgassen van de motor schoon te maken.

Ook in de toekomst zijn edelmetalen nodig om te komen tot een meer duurzame samenleving, voor bijvoorbeeld de productie en het verbruik van waterstof.

Maar de hoeveelheid edelmetalen in de wereld is beperkt en daarom is het een belangrijke uitdaging om de benodigde hoeveelheden te verlagen. Promovendus Luc Smulders: “Van platina bedraagt de wereldvoorraad naar schatting 70.000 ton, dat is ongeveer 10 gram per wereldbewoner."

"Voor één brandstofcel in een auto, om vanuit waterstof elektrische stroom te maken voor de elektromotor, is al zo’n 10 gram platina nodig. Dit geeft een gevoel voor de noodzaak om platina zo effectief mogelijk te gebruiken.”

De katalysatoren in deze studie bevatten twee actieve functies: platina en een zure functie, namelijk een zeoliet. Klassiek gebeurt het besparen van het edelmetaal door de platinadeeltjes zo klein mogelijk te maken. Zulke nanodeeltjes hebben een grotere verhouding van oppervlak per volume-eenheid.

De Utrechtse scheikundigen hebben nu een andere weg gevolgd. Via speciale synthesetechnieken plaatsten zij de platinadeeltjes met precisie ten opzichte van ander actief materiaal dat in de katalysator aanwezig is.

Smulders: “Veelal worden de nanodeeltjes in katalysatoren willekeurig over het materiaal verdeeld. Wij ontdekten dat de katalyserende werking van platina net zo goed is, en er veel minder van nodig is, als het alleen is aangebracht op het oppervlak van de zeolietkristallen, in plaats van binnenin of naast de zeoliet.”

Daardoor is nog maar een tiende van de hoeveelheid platina nodig zonder dat de prestaties van de katalysator worden aangetast. Het werk is dan ook een doorbraak om edelmetalen vele malen efficiënter in te zetten in katalysatoren, en mogelijk ook in andere toepassingen die essentieel zijn om te komen tot een meer duurzame samenleving. 

De onderzoekers verwachten dat het mogelijk is om de techniek in bestaande processen binnen één tot twee jaar op industriële schaal te gaan inzetten.

Bovenaan TEM-foto's met schematische weergaven (inzet) van katalysatoren waarbij de platinadeeltjes op het zeolietkristal zijn aangebracht (boven) en ernaast (onder).