Celdas de combustible, un aporte para producir energías amigables con el medio ambiente

Universidad Nacional de Río Cuarto - Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales

11 de Julio de 2016 | 4 ′ 46 ′′


Celdas de combustible, un aporte para producir energías amigables con el medio ambiente


Un estudio contempla contribuciones para el desarrollo de energías alternativas a partir de las llamadas celdas de combustibles, un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería. Esta tecnología se desarrolla para que puedan iluminarse casas y calentar piscinas, entre otras aplicaciones, con menor impacto ambiental.

Es importante que se logren avances y desarrollos en esta línea de investigación, porque en la actualidad se vive una problemática a nivel mundial, debido a un incremento en la emisión de gases de efecto invernadero, producto del empleo de combustibles fósiles como fuentes de energía eléctrica. Esto hace que se estudien energías alternativas que sean más amigables con el medio ambiente como, por ejemplo, las celdas de combustible.

La química Angélica Baena Moncada, graduada del Doctorado en Ciencias Químicas que dicta la Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales de la Universidad Nacional de Río Cuarto, explicó a Argentina Investiga que “una celda de combustible es un dispositivo electroquímico, que convierte la energía química de las reacciones de oxidación de un combustible y de reducción de un oxidante en energía eléctrica y calor”.

Para entender un poco mejor lo comparamos con una batería. Entonces, podemos decir que la celda de combustible es un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería, pero se diferencia de ésta en que está diseñada para permitir el abastecimiento continuo de los reactivos consumidos; es decir, produce electricidad de una fuente externa de combustible y de oxígeno u otro agente oxidante, en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería. Además, los electrodos en una batería reaccionan y cambian según cómo esté de cargada o descargada; en cambio, en una celda de combustible los electrodos son catalizador y las que desactivan la catálisis son denominados inhibidores.">catalíticos y relativamente estables.

Podemos decir que la principal diferencia radica en que las baterías convencionales son dispositivos de almacenamiento de energía, es decir, el combustible está en su interior y producen energía hasta que éste se consume. En cambio, en las celdas de combustible los reactivos se suministran como un flujo continuo desde el exterior, lo que permite generar energía de forma ininterrumpida y de mucho menor impacto para el ambiente.

En las celdas de combustible debe utilizarse un catalizador para promover la reacción electroquímica, por lo tanto, es importante poder optimizar estos catalizadores por su alto costo y para mejorar la reacción.

En este trabajo se desarrollaron electrodos soportados en estructuras de carbón jerárquicas. Cuando se habla de jerarquía, se habla de una distribución multimodal de poros. “Este sustrato de elevada área superficial fue utilizado como soporte de catalizadores de Pt/Ru y Pt/Pd. Los catalizadores sintetizados pueden ser utilizados para diferentes reacciones de interés en electrocatálisis como: electro-oxidación de metanol, electro-oxidación de ácido fórmico, electro-oxidación de monóxido de carbono, y electro-oxidación de hidrógeno; haciendo interesantes a estos materiales para su empleo en dispositivos de producción y almacenamiento de energía como las celdas de combustible y los capacitores electroquímicos”, explicó la química.

Los catalizadores obtenidos fueron estudiados para la electro-oxidación de metanol y ácido fórmico y, a su vez, comparados con los catalizadores comerciales C-Pt/Ru E-teK y C-Pt/Pd E-teK. La diferencia entre los materiales estudiados está en el soporte. Los catalizadores comerciales presentan un soporte con un área superficial baja en comparación con el sintetizado en este trabajo de tesis. Esta baja área superficial hace que el catalizador se aglomere y disminuya su desempeño frente a la catálisis.

Según la científica, en este trabajo se comprobó que el soporte juega un rol fundamental en el desempeño del catalizador, debido a que la presencia de un área superficial bien desarrollada (combinación de macroporos y mesoporos) permite una buena difusión de reactivos y productos durante la electro-oxidación del combustible. Esto se traduce en densidades de corriente elevadas, gracias a un mejor desempeño del catalizador, lo que no ocurre con los catalizadores comerciales. Se denomina microporos a aquellos cuyo diámetro es inferior a dos nanométros (Nm). Es decir, menos de dos milmillonésimas partes de metro. Cuando el tamaño está entre 2 y 50 Nm, se los denomina mesoporos.

En síntesis, el desarrollo de un mejor catalizador permite que se desarrollen corrientes más elevadas, en consecuencia se mejora el desarrollo de futuras celdas de combustible como generadoras de energía alternativa de menor impacto ambiental.

Alberto Ferreyra
prensa@rec.unrc.edu.ar
Nelson Nusbaum
Departamento de Prensa y Difusión


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