Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) ha descubierto que cambiar el pH del sistema puede aumentar la vida útil de una serie de tecnologías, incluidas las pilas de combustible, en un artículopublicadoen la revista RSC Energy & Environmental Science.
Las pilas de combustible y de electrólisis fabricadas con óxidos metálicos sólidos son muy eficientes para convertir la electricidad de una fuente renovable en un combustible almacenable, como el hidrógeno o el metano. Además, pueden fabricarse sin utilizar metales costosos como el platino.
Sin embargo, su viabilidad comercial se ha visto obstaculizada, en parte, porque se degradan con el tiempo: los átomos de metal que se filtran de las interconexiones utilizadas para construir bancos de células de combustible/electrólisis envenenan lentamente los dispositivos.
Sin embargo, la nueva investigación dirigida por Harry L. Tuller del Departamento de Ciencia e Ingeniería de los Materiales del MIT, muestra que no solo se puede invertir esa degradación, sino mejorar el rendimiento por encima del valor inicial controlando la acidez de la interfaz aire-electrodo.
La investigación, financiada inicialmente por el Departamento de Energía de EE.UU., debería ayudar a cumplir el objetivo de reducir significativamente la tasa de degradación de las pilas de combustible de óxido sólido entre 2035 y 2050.
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Controlar la acidez
Una célula de combustible/electrólisis en funcionamiento está compuesta por muchas células individuales apiladas y conectadas por interconexiones metálicas de acero que incluyen el elemento cromo para evitar que el metal se oxide.
Pero a las altas temperaturas a las que funcionan estas células, parte de ese cromo se evapora y migra a la interfaz entre el cátodo y el electrolito, envenenando la reacción de incorporación de oxígeno, explica Tuller. «A partir de cierto punto, la eficiencia de la célula ha disminuido hasta un punto en el que no merece la pena seguir funcionando».
Para conseguir sus resultados, el equipo del MIT recubrió el cátodo de la célula de combustible/electrólisis con óxido de litio, un compuesto que cambia la acidez relativa de la superficie de ser ácida a ser más básica.
Tras añadir una pequeña cantidad de litio, los investigadores pudieron recuperar el rendimiento inicial de una célula envenenada, dijo Tuller. Cuando los ingenieros añadieron aún más litio, el rendimiento mejoró mucho más que el valor inicial.
«Vimos mejoras de tres a cuatro órdenes de magnitud en la tasa de reacción de reducción de oxígeno clave y atribuimos el cambio a que se pobló la superficie del electrodo con los electrones necesarios para impulsar la reacción de incorporación de oxígeno», explicó el investigador del MIT.
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Redacción | Antonio Vilela
