Los avances en I+D sientan las bases para unas pilas de combustible más eficientes y duraderas

Los avances en las observaciones en tiempo real de la degradación de los catalizadores en las pilas de combustible podrían abrir las puertas a una nueva generación más eficiente y duradera.

Toyota Motor Corporation (TMC) y el Centro de Cerámica Fina de Japón han desarrollado una nueva técnica de observación gracias a la cual los investigadores pueden supervisar el comportamiento de las partículas nanométricas de platino en las reacciones químicas que se producen en las pilas de combustible, para poder observar los procesos que reducen la reactividad catalítica.

El platino es un catalizador esencial para las reacciones químicas que se producen entre el oxígeno y el hidrógeno en las pilas de combustible para generar electricidad. La menor reactividad es el resultado del «engrosamiento» de las nanopartículas de platino, un proceso por el cual aumenta el tamaño de las mismas pero disminuye su área superficial. Hasta ahora, sin embargo, no ha sido posible observar los procesos que dan lugar a ese “engrosamiento”, por lo que resultaba difícil analizar las causas subyacentes.

Gracias al nuevo método de observación, se pueden detectar los puntos del carbono portador donde el platino se engrosa, así como el voltaje generado durante el proceso de engrosamiento. El método también puede ayudar a determinar las distintas características de diversos tipos de materiales portadores. Este análisis global puede guiar la I+D hacia la mejora del rendimiento y la durabilidad del catalizador de platino, así como de la pila de combustible.

Las pilas de combustible generan electricidad a través de la reacción química del hidrógeno gaseoso que lleva el vehículo con el oxígeno del aire. Más concretamente, cada una de las celdas del sistema genera electricidad a partir de la reacción química entre el cátodo de oxígeno y el ánodo de hidrógeno, que produce agua como subproducto.

Durante la reacción química, las moléculas de hidrógeno se separan en electrones e iones de hidrógeno en el ánodo de hidrógeno, donde el catalizador de platino separa los electrones de la molécula de hidrógeno. Los electrones se desplazan hasta el cátodo de oxígeno y generan la electricidad que propulsa el motor. Mientras tanto, los iones de hidrógeno atraviesan una membrana de polímero para llegar al cátodo de oxígeno, donde se produce agua como subproducto de los iones y electrones de hidrógeno al exponerse al oxígeno del aire. El platino también funciona como catalizador de esta reacción.

El platino es esencial para la generación de electricidad en las pilas de combustible, y desempeña un papel crucial para aumentar la eficiencia de la generación eléctrica en la pila de combustible.

Sin embargo, el platino es escaso y caro. Por otra parte, al generarse electricidad, las nanopartículas de platino se engrosan, con lo que disminuye la potencia de la pila de combustible. Para evitar ese engrosamiento y mantener el rendimiento catalítico, es preciso conocer el comportamiento subyacente al proceso. No obstante, la microscópica escala de las nanopartículas de platino dificulta la observación por medios convencionales.

El método convencional de observación de nanopartículas de platino consiste en comparar en un punto fijo las partículas de platino antes de la reacción y después de la reacción. Mediante este método, se descubrió que, después de la reacción, las nanopartículas de platino eran más gruesas y presentaban una menor reactividad. No obstante, solo se pueden plantear hipótesis en cuanto a esta reducción, por la imposibilidad de observar los procesos que dan lugar a ese engrosamiento.

En cambio, la nueva técnica de observación emplea una nueva muestra observable de menor escala, que puede simular el entorno y las condiciones exactas que se producen en las pilas de combustible. Esto, junto con un nuevo método de aplicación de voltaje a las muestras montadas en un microscopio electrónico de transmisión, permite observar el proceso de engrosamiento en tiempo real todas las fases de la generación eléctrica. Un microscopio electrónico de transmisión es un dispositivo que permite la observación y el análisis de materiales de tamaño atómico (0,1 nm).

Las imágenes a continuación muestran el engrosamiento de las nanopartículas de platino:

Las líneas de puntos muestran el engrosamiento de las nanopartículas de platino sobre un portador de carbono. Los partículas de platino se han desplazado y unido para formar nanopartículas de platino más grandes y gruesas.

Comparte:

Más noticias

Nicomedes Pérez y Aníbal de Luis, los primeros campeones de la temporada palmera

Nicomedes Pérez y Aníbal de Luis, los primeros campeones de la temporada palmera

El piloto del Ford Escort Cosworth se impuso, por segundo año consecutivo, en el Campeonato de La Palma de Montaña, mientras que el de la Silver Car alcanzó su primer cetro en este certamen. El campeonato arrancó en mayo con la Subida San Isidro y concluyó el pasado fin de semana con la Subida a Barlovento, tras haber disputado también la Subida a Santo Domingo. Esta vez sí, el Campeonato de La Palma de Montaña pudo celebrar sus tres pruebas programadas: San Isidro, Santo Domingo y Barlovento. Tres citas que han servido para darle forma a esta segunda edición del certamen insular y que, tras la prueba del pasado fin

El 47 Rallye La Palma Isla Bonita – Trofeo CICAR, en la rampa de salida

El 47 Rallye La Palma Isla Bonita – Trofeo CICAR, en la rampa de salida

La próxima cita del Campeonato de Canarias de Rallyes se celebrará en la isla de La Palma los días 16 y 17 de septiembre. Serán 12 tramos cronometrados divididos en dos jornadas, con la noche como ingrediente especial el día inaugural. El Hotel H10 Taburiente Playa, de nuevo como cuartel de operaciones, ofrece una oferta especial de alojamiento. En 2021, el Rallye La Palma Isla Bonita – Trofeo CICAR se celebró después de dos años de ausencia y tras la fase más crítica de la crisis sanitaria. Lo hizo como prueba puntuable para el provincial y con la incertidumbre de la erupción del volcán, el cual emergió al día siguiente

El Rallysprint Encanto Rural debuta en el Campeonato de Canarias

El Rallysprint Encanto Rural debuta en el Campeonato de Canarias

Este campeonato regional, que recorre seis de las islas del archipiélago, tendrá su tercera parada del año en el municipio de Puntagorda. El Muro Racing ya ha abierto las inscripciones de la tercera edición de su rallysprint, con el que también arranca la segunda parte del Insular de La Palma y el provincial tinerfeño de la especialidad. El primer fin de semana de septiembre, el Rallysprint Encanto Rural, en su tercera edición, debutará en el joven Campeonato de Canarias de Rallysprint. Para El Muro Racing es una razón más para que esta edición sea especial, además de por el regreso de una prueba que no se celebra desde el año

El Paso acoge su primera edición de la Escuela de Karting La Palma

El Paso acoge su primera edición de la Escuela de Karting La Palma

Coincidiendo con el comienzo de las fiestas de la Bajada de la Virgen de El Pino 2022, el municipio de El Paso acoge la iniciativa de la Escuela de Karting La Palma, fomentando con ello la práctica de este deporte entre los jóvenes palmeros, entusiastas del mundo del motor. El Campus está localizado en esta ocasión en los anexos al pabellón de deportes del IES El Paso, iniciándose este pasado domingo 7 de agosto, como de costumbre con las clases teóricas y el primer contacto con el Kart por parte de los menores, que salvo algún caso excepcional son de edades comprendidas entre los 10 y los 17 años. Durante las jornadas

Uso de cookies

Este sitio web utiliza cookies para que usted tenga la mejor experiencia de usuario. Si continúa navegando está dando su consentimiento para la aceptación de las mencionadas cookies y la aceptación de nuestra política de cookies, pinche el enlace para mayor información. ACEPTAR

Aviso de cookies