محققان دانشگاه ایالتی واشنگتن و دانشگاه تافتس برای اولین بار نشان دادند که اتم یک فلز می‌تواند به عنوان یک کاتالیزور در تبدیل مونواکسید کربن به دی اکسید کربن، طی یک واکنش شیمیایی عمل کند. این واکنش شیمیایی همان واکنشی است که در اگزوز خودروها برای حذف گازهای مضر صورت می‌گیرد.
نتایج این تحقیق در ژورنال Nature Catalysis منتشر شد که می‌تواند نقش بهبود دهنده‌ای در طراحی مبدل‌های کاتالیزوری و همچنین تاثیرات قابل توجهی در بخش محاسبات مربوط به کاتالیزورها داشته باشد.
کاتالیزور چطور با دمای پایین کنار خواهد آمد؟
هر چه بازدهی موتورها افزایش پیدا می‌کند، دمای احتراق در آن‌ها هم کم‌تر می‌شود. البته این مسئله کار را برای مبدل‌های کاتالیزوری سخت‌تر می‌کند و باعث می‌شود که گازهای مضر بیشتری تولید شود. شرکت های سازنده‌ی خودرو همواره در گیر و دار مجوزهای سخت‌گیرانه در خصوص سلامت انسان‌ها بوده‌اند. یک نمونه‌ی آن فولکس واگن است که متهم به طراحی یک برنامه‌ی نرم‌افزاری شد که در آن آمار گمراه کننده‌ای از انتشار گازهای گلخانه‌ای تولیداتش می‌داد!
در این میان، ژان سابین مک ایون معاون دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه واشنگتن و همکارش چارلز سیکز، استاد شیمی دانشگاه تافتس به بررسی اتم‌های فلزی و کارآمدی آن‌ها در دماهای پایین پرداختند.
مک ایون گفت:
بخش عمده‌ی آلاینده‌ی شیمیایی مضری که از اگزوز خودرو خارج می‌شود شامل مونواکسید کربن و اکسید نیتروژن است که هنگام روشن کردن موتور خودرو آزاد می‌شود. در دماهای پایین امکان خنثی کردن این ترکیبات سمی خیلی سخت می‌شود.
این دو پژوهشگر، در مقاله‌ی خود نشان دادند که با استفاده از اتم‌های پلاتین بر روی بستر اکسید مس، واکنش حذف مونواکسید کربن و تبدیل آن به CO2 در دماهای پایین ممکن می‌شود. اتم پلاتین باعث تثبیت CO یا همان مونواکسید کربن شده و در این میان، اکسید مس، اکسیژن لازم برای تبدیل CO به CO2 را فراهم می‌کند.
سیکز هم در این خصوص می‌گوید:
این مطالعه می‌تواند معیاری برای طراحی نسل بعدی مبدل‌های کاتالیزوی در دماهای پایین باشد.
وی افزود:
از آنجا که در مبدل‌های کاتالیزوری از فلزات کمیاب و گرانقیمتی مانند پلاتین استفاده می‌شود، استفاده از این عناصر به شکل اتمی می‌تواند هزینه‌ها را کاهش دهد.
تحقیقات آن‌ها به طور قطع، به یک بحث طولانی مدت در دنیای علم مربوط می شود. چرا که باید مشخص شود که تک اتم فلزی می‌تواند نقش کاتالیست را در واکنش تبدیل CO به CO2 در دماهای پایین از خود نشان دهد یا چنین واکنشی نیاز به ساختار خوشه‌ای اتم‌ها دارد.