Celdas de combustible más eficientes para

Nota de prensa
2014/01/*
Celdas de combustible más eficientes para
dispositivos móviles
La investigadora Noelia Ruiz Jiménez ha conseguido optimizar el modo de
esprayado del catalizador en la membrana y mejorar el soporte carbonoso de
las tintas, consiguiendo un mejor rendimiento de los catalizadores para las
celdas de combustible. Dicho logro se ha materializado en el Laboratorio de
Química Industrial e Ingeniería Electroquímica de la UPV/EHU, donde ha
desarrollado su tesis doctoral la investigadora Noelia Ruiz Jiménez. El
objetivo final de la investigación es que las celdas de combustible puedan
utilizarse en diversos aparatos portátiles, sustituyendo a las baterías
convencionales.
El punto de partida del estudio de la doctora en Electroquímica, Ciencia y
Tecnología Noelia Ruiz Jiménez han sido las celdas de combustible de
hidrógeno-oxígeno.
Las
celdas
de
combustible
son
dispositivos
electroquímicos que convierten la energía química en energía eléctrica. Las
que investiga esta doctora utilizan como combustible hidrogeno y oxígeno:
en el ánodo se produce la oxidación del hidrógeno, y en el cátodo, la
reducción del oxígeno, generando electricidad. “Como único residuo producen
agua y calor, por lo que el impacto ambiental es mínimo”, afirma la
doctora.
El Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica de la
UPV/EHU fabrica los catalizadores que emplean este tipo de celdas. “Los
catalizadores que fabricamos se caracterizan por su baja cantidad de
platino, por lo que el precio final de la monocelda es más bajo, ya que más
de la mitad de su coste corresponde al catalizador. Disminuyendo la
cantidad de platino empleado, se reduce significativamente el precio
final”, explica Ruiz.
La citada investigadora ha estudiado, en su tesis, la implementación de la
monocelda, para saber si este tipo de catalizadores, de buen comportamiento
electrocatalítico, producen en la monocelda la potencia necesaria para que
pueda funcionar un dispositivo portátil. Según Ruiz, “comprobé que el
estudio electrocatalítico del catalizador no tiene nada que ver con su
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implementación en la monocelda, ya
parámetros que es necesario controlar”.
que
en
esta
influyen
numerosos
El equipo de investigación elabora una especie de tinta con el catalizador:
“Una mezcla del propio catalizador con carbón, alcohol y un ionómero que
hace de pegamento, para que al esprayar la tinta en la membrana se pueda
soportar correctamente”, aclara Ruiz. De hecho, la tinta se espraya en una
membrana (componente de la monocelda), y, dependiendo de su composición y
de la mayor o menor uniformidad del esprayado, la celda funciona con mayor
o menor eficiencia.
Ruiz ha tenido en cuenta todos estos factores para estudiar cómo
implementar el catalizador en la monocelda, y ha comprobado que, aunque la
presencia del platino es la que confiere al sistema las propiedades
electrocatalíticas, la adición de segundos metales (cocatalizadores) tales
como el rutenio, el estaño, el paladio, el rodio y el cobalto favorece la
mejora de dichas propiedades. “Gracias a la adición de los citados metales,
se produce un efecto bicatalítico y bifuncional sobre el platino,
aumentando así la respuesta catalítica”, explica Ruiz.
También ha comprobado que una buena activación química del carbón empleado
(Vulcan XC72R) y su posterior limpieza con ácido nítrico han sido claves
para los buenos resultados de su trabajo, llegando a obtener a una
temperatura de 80 ºC y 100% de humedad relativa un valor de 5 W y un valor
de potencia másica de 16.62 kW g -1 Pt, empleando el catalizador anódico de
NiNbPtRu en monocelda de 25 cm2.
La doctora Ruiz señala que su intención es “emplear los catalizadores
desarrollados como baterías de teléfonos móviles o en otros dispositivos
portátiles”, si consigue ayuda económica suficiente para ello. Las celdas
que están fabricando en la nueva línea de investigación son de alcohol, no
de hidrógeno, lo que les confiere ventajas añadidas. “El hidrogeno tiene la
desventaja de que es inflamable; en cambio, alcoholes como el etanol o
bioetanol son fácilmente manejables, y, si se descarga la batería, es más
fácil recurrir a estos que tener que enchufar el aparato para cargar la
batería”, concluye Ruiz.
La revista International Journal of Hydrogen Energy ha publicado varios
artículos relacionados con dicha tesis.
Información adicional
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Noelia Ruiz Jiménez (San Sebastián, 1985), doctora en Electroquímica,
Ciencia y Tecnología, es autora de la tesis Obtención y caracterización de
MEAs con aleaciones amorfas de base NiNbPtX como catalizadores para celdas
de combustible PEM, bajo la tutoría de la profesora Pilar Ocón Esteban, de
la Universidad Autónoma de Madrid (UAM). Aunque la tesis fue presentada en
la UAM, todo el trabajo experimental se ha realizado en el Laboratorio de
Química Industrial e Ingeniería Electroquímica de la Universidad del País
Vasco (UPV/EHU), bajo la supervisión del profesor Ángel Rodríguez Pierna,
director de la tesis.
Pie de foto
Noelia Ruiz Jiménez, doctora en Electroquímica, Ciencia y Tecnología e
investigadora
del
Laboratorio
de
Química
Industrial
e
Ingeniería
Electroquímica de la UPV/EHU
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