Las pilas de combustible son caras debido a los elevados requisitos de catalizador para aumentar la actividad de la reacción de reducción de oxígeno (ORR), pero investigadores de la Universidad de Chiba de Japón han descubierto que añadir cafeína a los electrodos puede mejorar la actividad ORR de los electrodos de platino.
Los investigadores han descubierto que añadir cafeína a los electrodos puede mejorar 11 veces la actividad ORR de los electrodos de platino, por lo que puede aumentar la eficiencia de la pila de combustible, reducir la necesidad de catalizadores de platino en exceso, y dar lugar a pilas de combustible más baratas y eficientes.
En una pila de combustible, el hidrógeno se oxida en el ánodo, produciendo iones de hidrógeno y electrones. Los iones se desplazan a través del electrolito hasta el cátodo, y los electrones fluyen a través de un circuito externo, generando electricidad. En el cátodo, el oxígeno se combina con los iones de hidrógeno y los electrones, originando agua como único subproducto.
Sin embargo, la presencia de agua afecta al rendimiento de la pila de combustible:
- Reacciona con el catalizador de platino, formando una capa de hidróxido de platino en el electrodo, que obstruye la catálisis eficaz de la ORR, lo que provoca pérdidas de energía;
- Para mantener un funcionamiento eficiente, las pilas de combustible requieren una elevada carga de platino, lo que aumenta significativamente los costos de las pilas de combustible.
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Aumento de actividad
En un estudio publicado en la revista Communications Chemistry, el profesor Nagahiro Hoshi, junto con Masashi Nakamura, Ryuta Kubo y Rui Suzuki, de la Escuela de Postgrado de Ingeniería de la Universidad de Chiba, descubrieron que la adición de cafeína a determinados electrodos de platino puede aumentar la actividad de la ORR.
Este descubrimiento podría reducir las necesidades de platino y hacer más asequibles y eficientes las pilas de combustible.
Para evaluar el impacto de la cafeína en la ORR, los investigadores midieron el flujo de corriente a través de electrodos de platino sumergidos en un electrolito que contenía cafeína.
Se produjo una notable mejora en la actividad ORR del electrodo con el aumento de la concentración de cafeína en el electrolito, ya que cuando está presente, se adsorbe en la superficie del electrodo, impidiendo eficazmente la adsorción de hidrógeno y la formación de óxido de platino en el electrodo.
Sin embargo, el efecto de la cafeína dependía de la orientación de los átomos de platino en la superficie del electrodo.
«La cafeína, una de las sustancias químicas que contiene el café, multiplica por 11 la actividad de reacción de una pila de combustible en un electrodo de platino bien definido cuya disposición atómica tiene una estructura hexagonal», explicó el profesor Hoshi.
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