Nombre organización: Universidad del País Vasco (UPV/EHU) y Donostia International Physics Center (DIPC).
Otras organizaciones participantes: Red Española de Supercomputación (RES), Barcelona Supercomputing Center (BSC) y EuroCC Spain.
Área: Academia.
El envenenamiento por CO ocurre cuando el monóxido de carbono se une fuertemente a los sitios activos de un catalizador, bloqueándolos y reduciendo así la eficiencia de las reacciones químicas. Este fenómeno es especialmente problemático en catalizadores de platino (Pt), ampliamente utilizados en procesos industriales y en tecnologías de energía limpia.
El reto de este proyecto fue doble:
Diseñar catalizadores basados en Pt con resistencia al envenenamiento por CO, manteniendo su eficacia en reacciones clave.
Explorar nuevas combinaciones y soportes bidimensionales que permitan optimizar el comportamiento catalítico en distintos entornos químicos, incluyendo reacciones de oxidación y de hidrógeno.
El trabajo, enmarcado en la tesis de Andoni Ugartemendia y liderado por Elisa Jiménez y J.M. (Txema) Mercero, empleó el superordenador MareNostrum5 GPP del Barcelona Supercomputing Center para estudiar en detalle el comportamiento de nanocatalizadores de Pt.
Se utilizaron técnicas de optimización global y análisis de estructura electrónica para evaluar la actividad catalítica, considerando la composición, el tamaño de los clústeres y las interacciones con soportes 2D.
Los resultados clave fueron:
El dopado con Ge confiere a los clústeres de Pt una notable resistencia al envenenamiento por CO.
El rendimiento catalítico depende fuertemente del contenido en Ge.
En la oxidación de CO, las aleaciones Pt–Ge crean un sistema bifuncional con sitios activos diferenciados: Pt para el CO y Ge para el O₂, evitando la sobreadsorción o la competencia.
Al depositar estos clústeres en superficies bidimensionales, las interacciones metal–soporte estabilizan los sistemas Pt y PtGe, permitiendo ajustar su estructura electrónica y mejorar su rendimiento en la reacción de oxidación del hidrógeno (HOR). En algunos casos, como Pt₅Ge₅, la adsorción de CO resulta incluso desfavorable.
Este trabajo aporta hallazgos de gran relevancia:
El Ge se confirma como un agente de aleación muy potente para mejorar la selectividad y la resistencia al sinterizado de nanocatalizadores basados en Pt.
Es posible ajustar las propiedades electrónicas de catalizadores de Pt puros y dopados mediante la combinación de tamaño, composición y soporte, ofreciendo un camino claro para afinar el comportamiento catalítico en reacciones objetivo.
Aunque los sitios oxofílicos limitan la reducción de oxígeno en medio ácido, la combinación de aleación con Ge y soportes bidimensionales muestra un potencial excelente para mejorar la reacción de oxidación del hidrógeno (HOR), clave en tecnologías de energía limpia.
La Universidad del País Vasco (UPV/EHU) y el Donostia International Physics Center (DIPC) lideran investigaciones punteras en química teórica y catálisis computacional. El equipo de Elisa Jiménez y Txema Mercero aplica simulaciones de alto rendimiento y modelización avanzada para explorar y optimizar materiales catalíticos. Gracias a la colaboración con la RES, el BSC y EuroCC Spain, su investigación abre nuevas vías para diseñar catalizadores más eficientes y sostenibles en aplicaciones energéticas e industriales.
