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Improved Lifetime of Automotive Application Fuel Cells with ultra low Pt-loading

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Nuevos materiales para pilas de combustible automovilísticas

El platino (Pt) es uno de los catalizadores más habitualmente utilizados en vehículos con pilas de combustible, pero es un metal caro. Un grupo de científicos financiado con fondos europeos desarrolló un catalizador para pilas de combustible con mucho menos platino sin que ello merme su durabilidad y rendimiento.

Investigación fundamental

Hay un amplio consenso en que las pilas de combustible desempeñan una función importante en los vehículos del futuro. Su tecnología podría ser complementaria al desarrollo de vehículos eléctricos, ayudando a prolongar significativamente su autonomía. Sin embargo, la densidad de potencia, el coste y la durabilidad siguen siendo escollos importantes que frenan su introducción en el mercado. El proyecto financiado con fondos europeos IMPACT (Improved lifetime of automotive application fuel cells with ultra low Pt-loading) respondió a esos retos mejorando el conjunto membrana-electrodo (MEA), que es el componente principal de las pilas de combustible para automoción. Los socios del proyecto crearon MEA con una carga de Pt ultra baja, inferior a los 0,2 g por centímetro cuadrado. La labor de los científicos en pos de una mejora de la estabilidad a largo plazo de estos catalizadores obtuvo su recompensa al comprobarse que las pilas de combustible seguían funcionando adecuadamente tras cinco mil horas con tasas de degradación inferiores a los 10 μV por hora y una densidad de potencia MEA de 1 W por centímetro cuadrado. Los integrantes del proyecto lograron aumentar la estabilidad electroquímica del catalizador del ánodo en distintos rangos de nivel de humedad y temperatura de operación. El uso de un electrocatalizador del cátodo de Pt-cobalto ayudó a alcanzar los criterios fijados en el proyecto en cuanto a rendimiento y estabilidad de los conjuntos MEA. Para aumentar el rendimiento de las células, los socios crearon membranas de diez micrómetros de grosos estabilizadas por medios químicos para lograr una resistencia elevada a la corrosión y menor paso de hidrógeno. También se dedicaron a desarrollar ionómeros para las capas del catalizador. Para alcanzar los objetivos del proyecto, resultó crucial entender los procesos de degradación aplicables a los conjuntos MEA y la relación entre degradación, vida útil y carga de Pt. Gracias a análisis detallados ex situ e in situ de los materiales nuevos, el equipo pudo generar un conocimiento más detallado de los mecanismos de degradación. IMPACT contribuyó a mejorar la durabilidad de los MEA con concentraciones de Pt bajas en condiciones de uso automovilístico normales. La disponibilidad de MEA de baja carga es fundamental para su popularización comercial, sobre todo si se tiene en cuenta que una gran parte del coste de este componente depende del Pt.

Palabras clave

Células de combustible, platino, vehículos, IMPACT, conjunto membrana-electrodo, carga de Pt

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