Nanotubos de carbono podrían remplazar al platino en las pilas de combustible

El viejo chiste sobre coches de hidrógeno sostiene que aún quedan 10 años para su llegada, y que así será por siempre. La irrupción de esta tecnología se ha visto una y otra vez retrasada por los altos costes de las pilas de combustible, ya que el componente clave es el platino. Ahora un investigador de la Universidad de Dayton llamado Liming Dai ha descubierto una forma de reducir drásticamente estos costes empleando nanotubos de carbono en lugar de ese caro metal precioso. [Technology Review].Este investigador descubrió que empaquetados de forma apretada y alineando verticalmente nanotubos de carbono dopados con nitrógeno, se obtenía un catalizador más efectivo que el platino. Este metal se usa de forma habitual para ayudar al oxígeno a reaccionar dentro de la pila de combustible. Esta es una etapa clave en el ciclo de las pilas de combustible. En lugar de quemar combustible para crear calor que mueva una turbina, las pilas de combustible convierten energía química directamente en un flujo de electricidad. El gas hidrógeno, por ejemplo, se bombea a través de un electrodo (el ánodo), donde se divide en sus electrones y protones constituyentes. Después los electrones abandonan el ánodo, suministrando energía eléctrica, mientras que los protones se difuminan a través de la pila. Tanto los electrones como los protones acaban en un segundo electrodo (el cátodo), donde se combinan con el oxígeno para formar agua. [New Scientist].
Esta segunda reacción es muy lenta, de modo que los ingenieros han diseñado cátodos hechos con materiales que actúan como catalizadores químicos y que aceleran la reacción. Hasta ahora, el platino se consideraba el mejor catalizador, pero ahora los nanotubos de carbono con trazas de nitrógeno (el ingrediente crítico) han hecho que el preciado metal muerda el polvo.
En sus experimentos, según se informa en Science [suscripción necesaria], los investigadores descubrieron que la configuración de nanotubos producía cuatro veces más corriente eléctrica que una pila de combustible que usase platino, Dai sostiene también que los nanotubos de carbono, conocidos por su robustez mecánica y eléctrica, podrían superar otros de los inconvenientes asociados al platino. El monóxido de carbono se puede pegar a la superficie del platino haciéndolo menos efectivo. Además el platino no es muy duradero, y sus propiedades se degradan con el tiempo. “Los nanotubos de carbono tienen una estabilidad operativa de larga duración y no sufren la polución del monóxido de carbono”, comenta Dai. [Technology Review].
Las pruebas de laboratorio se realizaron con un tipo de pila de combustible sumamente eficiente conocida como pila de combustible alcalina. Estas pilas se habían visto limitadas hasta ahora a la generación eléctrica en naves espaciales, pero este nuevo avance podría abrirles las puertas del mercado de la automoción. [Technology Review]. Los prototipos de coches activados por hidrógeno han venido usando pilas de combustible de membrana de electrolito de polímero (PEM), pero Dai cree que el catalizador de nanotubos podría funcionar en ellas igual de bien. Y a pesar de que en la actualidad los nanotubos de carbono son caros de fabricar, Dai cree que pronto serán comercialmente viables para su uso en pilas de combustible. “Desde 1990 el coste de producir nanotubos de carbono se ha reducido 100 veces, y se espera que el precio de manufacturación siga cayendo. Por otro lado, el platino es un recurso finito, en la naturaleza existen reservas limitadas de este metal”, añadió. [Chemistry World]
Visto en Carbon Nanotubes Could Replace Platinum and Lead to Affordable Hydrogen Cars (Autora: Eliza Strickland).
Crédito imagen: St Stev