El mercado de catalizadores de platino está altamente concentrado, con los 12 principales productores representando el 68% de la cuota global. Heraeus, junto con BASF y Johnson Matthey (Reino Unido), forman el primer nivel, dominando sectores de alta gama como pilas de combustible y catalizadores de química fina, mientras que Heraeus lidera el sector de purificación de gases de escape de automoción con sus catalizadores de platino portador de alta actividad (66,5% del mercado global). BASF ofrece soluciones de leasing y tecnología de metales preciosos a través de su modelo Catalyst-as-a-Service (CaaS). BASF proporciona soluciones de leasing y tecnología de metales preciosos a través del modelo "Catalyst as a Service" (CaaS), que reduce la presión sobre el capital de los clientes. El segundo nivel incluye a Evonik y empresas chinas como Kaili New Material y Platinum Source Catalyst, centradas en la iteración de la tecnología de baja platinización. Por ejemplo, Platinum Source Catalysts ha desarrollado catalizadores de aleación de platino y cobalto de segunda generación, con una carga de platino un 33% menor y una tasa de desintegración de sólo el 3% a lo largo de 30.000 ciclos, que se han suministrado a varias empresas de reactores de potencia.
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Por su estructura, los catalizadores de platino se dividen en multifásicos (reacción sólido-gas/líquido) y homogéneos (reacción líquido). Los catalizadores multifásicos de platino son predominantes (66,5%), con el siguiente tipo de portador:
- Tipo portador de alúmina: se utiliza para la hidrogenación de estireno, con una superficie específica de 289,5 m²/g y una tasa de conversión del 94,5% (en 100 minutos);
- Tipo portador de carbono: el material del núcleo de la pila de combustible, pero el carbono de platino tradicional es fácil de corroer, lo que da como resultado partículas de platino separadas;
- Tipo portador de óxido metálico: como Pt/TiO₂-Ov, que utiliza las vacantes de oxígeno para mejorar la conductividad eléctrica y tiene una resistencia al envenenamiento por CO 3 veces mayor que el carbón Pt tradicional.
Entre los escenarios de aplicación, la química fina representa el 59,6 %, seguida de la purificación de gases de escape de automóviles (catalizador de tres vías) y las pilas de combustible. En el campo de las pilas de combustible de hidrógeno, los catalizadores de platino para reducir la carga de platino se han convertido en tendencia; por ejemplo, los catalizadores de platino de un solo átomo reducen la carga de los electrodos de membrana en un 90 %, hasta 0,02 mg/cm².
La función principal de los catalizadores de platino es reducir la energía de activación de la reacción y acelerarla a temperaturas bajas/medias sin consumirse. En las celdas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC), donde el catalizador de platino impulsa la reacción de reducción de oxígeno catódica (ORR), los catalizadores convencionales de platino-carbono tienen una actividad másica de tan solo 0,7 A/mgPt, mientras que los catalizadores monoatómicos de platino la aumentan a 3,86 A/mgPt (5,3 veces la del platino-carbono comercial) mediante un centro activo de Pt-N₄ y bloquean la ruta de 4 electrones para evitar la corrosión de subproductos. La interacción metal-portador electrónico (EMSI) de los catalizadores de Pt es clave para la resistencia a la toxicidad. Por ejemplo, en Pt/TiO₂-Ov, las vacantes de oxígeno impulsan el flujo de electrones desde el TiO₂ al platino, lo que debilita la adsorción de CO, y la densidad de corriente decae solo un 3,67 % después de la inyección de 1000 ppm de CO, en comparación con las desintegraciones convencionales de platino-carbono de más del 10 %.
El rendimiento de los catalizadores de platino depende del diseño del transportador y del proceso de dispersión del platino. Las innovaciones en los transportadores incluyen: carbono dopado con nitrógeno para mejorar la eficiencia de anclaje de los átomos de platino; y vacantes de oxígeno de dióxido de titanio para optimizar la conducción de electrones. En el proceso de preparación, el método de microondas continuo se ha convertido en un punto de inflexión: el Hubei College of Arts and Sciences utilizó un sistema mixto de etilenglicol y radiación de microondas para sintetizar nanopartículas de platino con un tamaño de partícula uniforme (3,02 nm) en 3 minutos, con una actividad de electrooxidación de metanol de hasta 76,95 mA/cm², un aumento del 63,6 % en comparación con los catalizadores comerciales. El desafío de la producción en masa radica en la estabilidad de la dispersión a nivel atómico. La Universidad de Shanghái ha desarrollado una estrategia sinérgica de doble átomo (p. ej., apareamiento Pt-Fe) para inhibir la aglomeración a alta temperatura mediante fuertes interacciones metal-transportador; La catálisis de platino combina el nanoautoensamblaje con la tecnología de superredes de Pt-Co para resolver el problema de la homogeneización del tamaño de partícula y la preparación a gran escala. Actualmente, las principales empresas reducen el costo mediante el tratamiento láser con aleación de platino baja y promueven el desarrollo de catalizadores de platino con una capacidad de carga <0,05 mg/cm².
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