Innovadora pila de combustible genera electricidad vía biomasa

  • La pila de combustible híbrida puede utilizar una amplia variedad de fuentes de biomasa, incluyendo almidón, celulosa, lignina, e incluso pasto, madera en polvo, algas y residuos de aves de corral.

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Aunque ya se han desarrollado pilas de combustible de baja temperatura alimentadas por metanol o hidrógeno, esta tecnología de baterías no podía utilizar directamente la biomasa como combustible, debido a la falta de un sistema catalizador eficaz para los materiales poliméricos.

   Ahora, investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han desarrollado un nuevo tipo de célula de combustible de baja temperatura que convierte directamente la biomasa en electricidad con la ayuda de un catalizador activado por energía solar o térmica.

   La pila de combustible híbrida puede utilizar una amplia variedad de fuentes de biomasa, incluyendo almidón, celulosa, lignina, e incluso pasto, madera en polvo, algas y residuos de aves de corral.

   El dispositivo, descrito en la revista Nature Communications, podría ser utilizado en unidades de pequeña escala para suministrar electricidad a los países en desarrollo, así como para instalaciones más grandes para proveer de energía donde existan importantes cantidades de biomasa.

   "Hemos desarrollado un nuevo método que puede manejar la biomasa a temperatura ambiente, y el tipo de biomasa que puede ser utilizado no está restringido: el proceso puede utilizar prácticamente cualquier tipo de biomasa", dijo Yulin Deng, profesor en la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular de Georgia Tech.

   El reto para las pilas de combustible de biomasa es que los enlaces carbono-carbono de la biomasa - un polímero natural - no pueden ser fácilmente descompuestos por los catalizadores convencionales, incluyendo los costosos metales preciosos, señaló Deng.

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   Para superar ese desafío, los científicos han desarrollado células de combustible microbianas en el que los microbios o las enzimas descomponen la biomasa. Pero ese proceso tiene muchos inconvenientes: la salida de energía a partir de tales células es limitada, los microbios o enzimas pueden romper sólo selectivamente determinados tipos de biomasa y el sistema microbiano puede ser desactivado por muchos factores.

   Deng y su equipo de investigación abordó estos retos mediante la alteración de la química para permitir que una fuente de energía externa active la reacción de oxidación-reducción de la pila de combustible.

   En el nuevo sistema, la biomasa se tritura y se mezcla con un catalizador de polioxometalato (POM) en solución que luego se expone a la luz del Sol o calor. El POM oxida la biomasa debajo de la irradiación térmica y suministra las cargas desde la biomasa al ánodo de la pila de combustible. A continuación, los electrones son transportados al cátodo, donde finalmente se oxidan por el oxígeno a través de un circuito externo para producir electricidad.

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   "Si se mezcla la biomasa y el catalizador a temperatura ambiente , no van a reaccionar", dijo Deng. "Pero cuando se les expone a la luz o el calor, comienza la reacción. El POM introduce un paso intermedio ya que la biomasa no se puede acceder directamente por el oxígeno".

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