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Pilas de combustible de alcohol en el horizonte

Un equipo de científicos financiado por la Unión Europea ha caracterizado una nueva generación de catalizadores nanoestructurados que podrían facilitar el camino hacia la implantación comercial generalizada de pilas de combustible (FC) que funcionan directamente con etanol o metanol.
Pilas de combustible de alcohol en el horizonte
Las FC utilizan un combustible rico en hidrógeno, o el propio hidrógeno, para convertir su energía química en energía eléctrica. Las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) se encuentran entre las tecnologías más prometedoras. En las PEMFC, el hidrógeno (H2) en estado gaseoso se oxida en el ánodo para producir protones y electrones. Los protones pasan a través de la membrana del electrolito, mientras que los electrones se canalizan a través de un circuito externo produciendo una corriente eléctrica. Pese a que encierran la promesa de convertirse en una fuente de energía limpia y renovable, las PEMFC plantean aún problemas relacionados con el almacenamiento y el transporte de H2.

Las pilas de combustible de alcohol directo (DAFC), que utilizan etanol o metanol en lugar de hidrógeno, podrían superar los problemas inherentes a la utilización de este último. Por este motivo, su aplicación en vehículos ha sido objeto de numerosos estudios a lo largo de las dos últimas décadas, pero tanto su bajo rendimiento como el elevado coste de los materiales del catalizador a base de platino (Pt) que se utiliza para la oxidación del alcohol en el ánodo han impedido hasta ahora su comercialización. Los socios del proyecto XAS-DAFC se centraron en el estudio de novedosos catalizadores nanoestructurados con morfología «core-shell» (interior-cubierta) que auguran un mayor rendimiento a menor coste.

En lugar de utilizar nanopartículas de Pt sólido, las estructuras «core-shell» utilizan una envuelta de Pt que rodea un núcleo formado por otro metal. De este modo, se reduce la masa de Pt utilizado y se introduce la posibilidad de funcionalizar el catalizador para aumentar su eficiencia. Los miembros del consorcio determinaron las características estructurales, funcionales y de estabilidad de estos materiales.

Además prepararon una serie variada de catalizadores a base de Pt y utilizaron numerosas técnicas físico-químicas para determinar sus estructuras y los efectos del segundo metal en las propiedades del Pt. Los científicos también estudiaron la actividad de oxidación del alcohol y la estabilidad en las condiciones electroquímicas de funcionamiento. El resultado más importante del proyecto es que los catalizadores son estables en condiciones electroquímicas realistas y que la presencia de alcohol no afecta a su estructura. Las completísimas pruebas y el protocolo de caracterización realizados por los socios del proyecto facilitaron una gran base de datos de información sobre el comportamiento de estos prometedores catalizadores basados ​​en Pt para la oxidación de alcoholes en DAFC. La aplicación de estos catalizadores a futuros diseños de DAFC podría acelerar la comercialización de estas alternativas ecológicas a la combustión de combustibles fósiles.

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