2011 / 03 / 25
Un equipo de ingenieros de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Yale ha creado un nuevo sistema de catalizador para las células de combustible utilizando nanocables de un material novedoso que aumenta en 2,4 veces rendimiento a largo plazo de estas baterías con respecto a la tecnología actual. Sus hallazgos aparecen en la portada de la edición de abril de la revista ACS Nano.
Se han venido promocionando las pilas de combustible como una solución más limpia a las necesidades energéticas del mañana, con aplicaciones potenciales de todo tipo, desde automóviles hasta ordenadores.
Una de las razones por las que el uso de las pilas de combustible no está más generalizado es su falta de resistencia estructural. Con el tiempo, incluso los catalizadores más modernos que se utilizan, se desintegran e inhiben la reacción química que convierte el combustible en electricidad. Además, la tecnología que se emplea actualmente se basa en el uso de pequeñas partículas recubiertas de catalizador; sin embargo, la limitada área de la superficie de estas partículas implica que solamente una fracción del la cantidad total de catalizador es aprovechable e un momento dado.
Un equipo de ingenieros de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Yale ha creado un nuevo sistema de catalizador para las células de combustible utilizando nanocables de un material novedoso que aumenta en 2,4 veces rendimiento a largo plazo de estas baterías con respecto a la tecnología actual. Sus hallazgos aparecen en la portada de la edición de abril de la revista ACS Nano.
Los ingenieros de Yale, Schroers Jan y André Taylor, han desarrollado nanocables minúsculos hechos de un tipo de aleación de metal innovadora conocida como cristal amorfo metálico (bulk metallic glass o BMG), que presenta superficies de grandes dimensiones, haciendo, así, disponible una mayor cantidad de catalizador. También hace que se mantengan en funcionamiento durante más tiempo que los sistemas tradicionales de células de combustible.
La tecnología actual de células de combustible utiliza el negro de carbón, un material de carbono de bajo costo y eléctricamente conductor, como sustrato para las partículas de platino. El negro de carbón conduce la electricidad, mientras que el platino actúa de catalizador e impulsa la producción de electricidad. Cuanto más cantidad de platino entre en contacto con el combustible, más corriente eléctrica se produce. Sin embargo, el negro de carbón es una sustancia porosa, por lo que el platino que se aloja en el interior los poros no está expuesto y no participa en el proceso. El negro de carbón también tiende a desintegrarse con el tiempo.
"Con el fin de producir células de combustible más eficientes, se requiere aumentar la superficie activa del catalizador, y es deseable que el catalizador dure", dijo Taylor.
A una escala de 13 nanómetros (aproximadamente 1 / 10, 000 el ancho de un cabello humano), los nanocables de BMG que Schroers y Taylor han desarrollado son aproximadamente de un tercio del tamaño de las partículas de negro de humo (hollín). Los nanocables delgados de forma alargada, ofrecen una mucho mayor área de superficie activa en razón de su masa que el negro de carbón. Además, en lugar de fijar las partículas de platino sobre el material que sirve de sustrato, el equipo de Yale incorporó el platino en la aleación de la que están hechos los nanocables, asegurándose de que continúa reaccionando con el combustible a lo largo del tiempo.
Es esta peculiar composición química de los nanocables lo que hace posible que se les pueda dar forma de minúsculas barras mediante un método de prensa caliente, dijo Schroers, que ha desarrollado otras aleaciones BMG que también puede ser moldeadas por soplado para darles formas complicadas. Los nanocables de BMG también conducen la electricidad mejor que los nanotubos de carbono y negro de carbono, y son menos costosos de producir.
Hasta ahora, Taylor ha puesto a prueba su sistema de catalizador para las pilas de combustible con base de alcohol (incluidos los que utilizan etanol y el metanol como fuente de combustible), pero dicen que se podría utilizar el sistema en otros tipos de pilas de combustible y algún día se podrían emplear en dispositivos electrónicos portátiles tales como ordenadores portátiles y teléfonos celulares, así como en sensores remotos.
"Esta es la presentación de una nueva clase de materiales que pueden ser utilizados como electrocatalizadores," dijo Taylor. "Es un verdadero paso hacia la producción de células de combustible comercialmente viables y, en última instancia, complementar o reemplazar las baterías en dispositivos electrónicos."
Otros autores del artículo incluyen Marcelo Carmona, Ryan C. Sekol, Ding Shiyan y Golden Kumar, todos de la Universidad de Yale.