En un estudio publicado recientemente enNature Energy,los científicos describen cómo el hierro puede combinarse con el nitrógeno y el carbono para producir un catalizador eficiente, duradero y barato, objetivos principales que el Departamento de Energía de EE.UU. (DOE, por sus siglas en inglés) ha identificado para la investigación de las pilas de combustible.
Las pilas de combustible funcionan como las baterías, pero no se agotan ni necesitan recargarse, según el DOE, ya que producen electricidad y calor siempre que se les suministre combustible, como el hidrógeno.
Los mejores catalizadores han sido una familia de seis metales preciosos, conocidos como metales del grupo del platino: eficaces y duraderos, pero increíblemente caros debido a que son limitados, y por ello, los científicos buscan alternativas menos costosas.
El autor principal del estudio, el doctor Gang Wu, catedrático de ingeniería química y biológica de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Buffalo, EE.UU. indica que «creemos que se trata de un avance significativo que, con el tiempo, ayudará a liberar el tremendo potencial de las pilas de combustible de hidrógeno».
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Catalizador de hierro
Una de estas alternativas que investiga el doctor Wu son los catalizadores basados en el hierro, que resulta atractivo porque es abundante y barato. Pero su rendimiento no es tan bueno como el del platino, ya que carece de la durabilidad necesaria para soportar los entornos altamente corrosivos y oxidativos de las pilas de combustible.
Para superar este obstáculo, el equipo de investigación unió cuatro átomos de nitrógeno al hierro, para luego incrustar el material en unas cuantas capas de grafeno «con un control atómico preciso de las estructuras geométricas y químicas locales», afirma Wu.
La estructura resultante es un catalizador muy mejorado, del cual se cree que, basado en hierro sería el más eficiente producido hasta la fecha, superando el objetivo del DOE para 2025 en cuanto a densidad de corriente eléctrica, y ha logrado una durabilidad que se aproxima a la de sus similares del grupo del platino.
Todo esto, según Wu, apunta al potencial del catalizador de hierro para hacer que las pilas de combustible, especialmente las de hidrógeno, sean mucho más asequibles para su uso comercial. Los investigadores están planeando estudios de seguimiento para seguir mejorando el catalizador.
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Redacción | Antonio Vilela
