Posible paso hacia una energía más barata basada en el hidrógeno: Predicción del rendimiento de los catalizadores en las pilas de combustible.
Un estudio dirigido por investigadores de la UCLA podría ayudar a acelerar el uso del hidrógeno como fuente de energía ecológica en el transporte y otras aplicaciones.
El equipo desarrolló un método para predecir la potencia y estabilidad de las aleaciones de platino, dos indicadores clave de su rendimiento como catalizadores en las pilas de combustible de hidrógeno.
A continuación, utilizando esa técnica, diseñaron y produjeron una aleación que dio excelentes resultados en condiciones que se aproximan al uso en el mundo real.
Para la sostenibilidad de nuestro planeta, no podemos seguir viviendo como lo hacemos, y reinventar la energía es una forma importante de cambiar nuestro camino. Tenemos coches de pila de combustible, pero tenemos que hacerlos más baratos. En este estudio, hemos ideado un enfoque que permite a los investigadores identificar los catalizadores adecuados mucho más rápido.
Yu Huang, profesor UCLA
Las pilas de combustible generan energía utilizando el oxígeno de la atmósfera y el hidrógeno. Un paso clave del proceso es utilizar un catalizador para romper los enlaces entre pares de átomos de oxígeno. Los catalizadores que mejor funcionan son muy activos, para impulsar la reacción, y al mismo tiempo son lo suficientemente estables como para ser utilizados durante largos periodos de tiempo. Y para quienes diseñan las pilas de combustible, encontrar los mejores catalizadores ha sido un gran reto.
El platino es el mejor elemento para este fin, pero su rareza hace que la tecnología sea prohibitiva para su adopción a gran escala. Una aleación que combinara el platino con un metal o metales más accesibles reduciría el coste, pero nunca ha habido un método práctico y real para seleccionar rápidamente la aleación que sería el mejor catalizador.
Por ello, los avances en la tecnología se han producido hasta ahora por ensayo y error.
Se trata de un paso decisivo hacia el diseño racional, a escala microscópica, de catalizadores con un rendimiento óptimo. Nadie había presentado un método, ni teórico ni experimental, para predecir la estabilidad de los catalizadores de aleación de platino.
Alessandro Fortunelli, del Consejo Nacional de Investigación de Italia.
El nuevo método predice tanto la potencia como la estabilidad de los catalizadores de aleación de platino.
Se desarrolló mediante una combinación de experimentos, cálculos complejos y espectroscopia de rayos X, que permitió a los investigadores identificar con precisión las propiedades químicas.
A continuación, los investigadores crearon catalizadores que combinaban cantidades precisas de platino, níquel y cobalto en una estructura y configuración atómica específicas basadas en su medida experimental.
Demostraron que la aleación que diseñaron es a la vez muy activa y muy estable, una combinación poco frecuente pero muy necesaria para los catalizadores de las pilas de combustible.
Huang afirmó que el método podría aplicarse a posibles catalizadores que mezclen platino con un subconjunto de metales más allá del níquel y el cobalto.
Sin alguno de estos socios, este trabajo sería imposible. Para una colaboración a largo plazo impulsada por la curiosidad como ésta, lo más importante es contar con las personas adecuadas. Cada uno de nosotros se centró en profundizar y tratar de averiguar lo que está sucediendo. También ayudó que fuera un equipo divertido con el que trabajar.
Yu Huang
Vía ucla.edu
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