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Un equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de California, en Los Ángeles, ha encontrado una forma de prolongar la vida útil del pilas de combustible de hidrógeno.
En concreto, los desarrolladores presentaron un diseño innovador de un catalizador de platino puro y una capa protectora de grafeno con un soporte de carbono poroso. La solución basada en la protección del material de platino con grafeno permitió prolongar la vida útil pilas de combustible de hidrógeno a más de 200.000 horas. Esta cifra es 8 veces superior a la exigida por el Departamento de Energía de EE.UU. de alcanzar una vida útil de 30.000 horas para los potentes sistemas de pilas de combustible de hidrógeno con membrana de flujo de aquí a 2050.
El desarrollo allana el camino para la producción de motores de hidrógeno para los camiones. Aunque los camiones sólo representan el 5% del total de vehículos, son responsables de casi una cuarta parte de las emisiones nocivas del transporte. El uso de baterías ofrece una alternativa más respetuosa con el medio ambiente, pero su peso y lentitud de carga son un problema, lo que limita su uso en camiones.
«Con una potencia de salida prevista de 1,08 W por centímetro cuadrado, las pilas de combustible con el nuevo catalizador pueden ofrecer el mismo rendimiento que las baterías convencionales que pesan ocho veces más», — afirman los desarrolladores.
Las pilas de combustible de hidrógeno ofrecen un repostaje mucho más rápido y una alternativa más prometedora. Sin embargo, el problema ha sido la constante degradación del catalizador, que ha limitado su uso generalizado. Los catalizadores convencionales de aleación de platino utilizados para acelerar las reacciones químicas que generan electricidad a partir del hidrógeno pierden eficacia con el tiempo a medida que los metales de aleación se lixivian en ambientes agresivos.
Para resolver este problema, ingenieros estadounidenses han recubierto nanopartículas ultrafinas de platino con una capa protectora de grafeno, de gran resistencia y conductividad. A continuación, incrustaron estas partículas recubiertas de grafeno en un material portador de carbono poroso denominado Ketjenblack.
Este diseño permitió proteger el material de platino de lixiviación. Según los resultados de una prueba de durabilidad que simula condiciones reales de conducción con 90.000 ciclos de esfuerzo, el catalizador mostró una pérdida de potencia inferior al 1,1%. A título comparativo, una pérdida superior al 10% suele considerarse excelente. Según el jefe del equipo de investigación, catedrático de ciencia de los materiales Yu Huang, este nivel de durabilidad predice que la vida útil de las pilas de combustible de hidrógeno será superior a 200.000 horas.
«Los potentes sistemas de pilas de combustible tienen que soportar condiciones duras durante mucho tiempo, por lo que la durabilidad es una preocupación clave. Esta innovación garantiza que el catalizador permanecerá activo y fiable incluso en las duras condiciones típicas del transporte de larga distancia», — afirmó Yu Huang.
Los resultados del estudio se publicaron en la revista Nature
Fuente: Interesting Engineering