Nanocubo de platino mejora rendimiento de pilas de combustible

Dos de los principales obstáculos para el éxito de los coches que funcionan con hidrógeno están relacionados con las pilas de combustible. Al igual que las baterías, las pilas de combustible producen energía eléctrica por medio de reacciones químicas, pero han sido descartadas por su baja eficacia y sus elevados costes de producción. Numerosos científicos han probado con una amplia variedad de metales y otros materiales sin lograr superar estos problemas.

Ahora, un equipo dirigido por Shouheng Sun, profesor de química de Brown, ha resuelto un dilema similar al del cubo de Rubik para utilizar platino, un metal precioso codiciado por su capacidad para potenciar una reacción química en las pilas de combustible. El equipo ha demostrado que dar al platino una forma de cubo mejora considerablemente su eficacia en una fase del funcionamiento de las pilas de combustible conocida como reacción de reducción del oxígeno. Los resultados de Sun se han publicado en línea en la revista Angewandte Chemie.

El platino ayuda a reducir la barrera energética (cantidad de energía necesaria para iniciar una reacción) en la fase de oxidación de una pila de combustible. También resulta de utilidad en el otro extremo de la pila de combustible, conocida como cátodo. Ahí, se sabe que el platino ayuda en la reducción del oxígeno, un proceso en el que los electrones arrancados a los átomos de hidrógeno se unen a los átomos de oxígeno para crear una carga eléctrica. La reacción es importante porque sólo produce agua. Este subproducto (en lugar del dióxido de carbono que origina el calentamiento global) es una de las principales razones por las que las pilas de hidrógeno son un campo de investigación tentador tanto para los fabricantes de coches como para los políticos.

Sin embargo, los científicos se han encontrado con dificultades a la hora de maximizar el potencial del platino en la reacción de reducción del oxígeno. Las barreras giran principalmente en torno a la forma y la superficie del área (geometría y geografía). Lo que Sun ha descubierto es que moldeando el platino en forma de cubo a nanoescala potencia su catálisis, es decir, impulsa la velocidad de una reacción química.

“Por primera vez, podemos controlar la morfología de la partícula para hacerla más similar a un cubo”, señaló Sun. “Anteriormente se tenía un control muy limitado sobre este proceso. Ahora hemos demostrado que se puede hacer de forma uniforme y coherente”.

Durante sus experimentos, Sun, junto con el estudiante de postgrado Chao Wang e ingenieros de la empresa japonesa Hitachi Maxwell Ltd., crearon formas cúbicas y poliédricas de diferentes tamaños añadiendo acetilacetonato de platino (Pt(acac)2) y cantidades traza de pentacarbonilo de hierro (Fe(CO)5) en rangos de temperatura específicos.. El equipo observó que los cubos eran más eficaces como catalizadores, debido en gran parte a su estructura de superficie y su resistencia a ser absorbidos por el sulfato en la disolución de la pila de combustible.

El próximo paso, según Sun, será construir una pila de combustible con una membrana electrolítica polimérica y en ella probar los nanocubos de platino como catalizadores.

Fuente: Science Daily