Investigadores del Imperial College de Londres, Reino Unido, han desarrollado una pila de combustible de hidrógeno que utiliza hierro en lugar del platino, lo que permitirá un mayor uso de esta tecnología a menor costo.
Las pilas de combustible de hidrógeno convierten el hidrógeno en electricidad generando solo vapor de agua, lo que las hace una alternativa atractiva para la energía portátil, especialmente para los vehículos, pero su uso generalizado se ha visto obstaculizado en parte por el costo del catalizador de platino.
Un equipo europeo ha creado un catalizador que solo utiliza hierro, carbono y nitrógeno, materiales mucho más económicos y de fácil acceso, y ha demostrado que puede utilizarse para hacer funcionar una pila de combustible a gran potencia, resultados que fueron publicados en Nature Catalysis.
El investigador principal, el profesor Anthony Kucernak, del Departamento de Química del Imperial, indicó que «alrededor del 60% del coste de una pila de combustible es el platino del catalizador. Para que se conviertan en una alternativa realmente viable a los vehículos impulsados por combustibles fósiles, tenemos que reducir ese costo».
«Nuestro diseño de catalizador más barato debería hacer esto realidad, y permitir el despliegue de un número significativamente mayor de sistemas de energía renovable que utilicen el hidrógeno como combustible, reduciendo en última instancia las emisiones de gases de efecto invernadero y poniendo al mundo en la senda de las emisiones netas cero», señaló Kucernak.
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¿En qué consiste?
La innovación del equipo consistió en producir un catalizador en el que todo el hierro estaba disperso como átomos individuales dentro de una matriz de carbono conductora de electricidad.
El hierro de un solo átomo tiene propiedades químicas diferentes a las del hierro en masa, donde todos los átomos están agrupados, lo que lo hace más reactivo, según la publicación. Estas propiedades hacen que el hierro potencie las reacciones necesarias en la pila de combustible, actuando como un buen sustituto del platino.
En las pruebas de laboratorio, el equipo demostró que un catalizador de hierro de un solo átomo tiene un rendimiento similar al de los catalizadores basados en el platino en un sistema de pila de combustible real.
Además de producir un catalizador más barato para las pilas de combustible, el método desarrollado por el equipo podría adaptarse en catalizadores para otros procesos, como las reacciones químicas que utilizan oxígeno atmosférico como reactivo en lugar de costosos oxidantes químicos, y en el tratamiento de aguas residuales que utilizan aire para eliminar contaminantes nocivos.
El equipo colaboró con el fabricante británico de catalizadores para pilas de combustible, Johnson Matthey, para probarlo en los sistemas adecuados y espera adaptar su nuevo catalizador para su uso en pilas de combustible comerciales. Además, trabajan para mejorar la estabilidad, de modo que se equipare al platino en cuanto a durabilidad y rendimiento.
«Hemos utilizado un método sintético único, denominado transmetalación, para evitar la formación de grupos de hierro durante la síntesis. Este proceso debería ser beneficioso para otros científicos que quieran preparar un tipo de catalizador similar»
Dr. Asad Mehmood del Departamento de Química del Imperial
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Redacción | Antonio Vilela
