Innovadores Catalizadores abaratarían los coches alimentados por hidrógeno

  • La reducción o eliminación del platino y otros metales, presentes en los catalizadores de celdas de combustible, podría hacer que los vehículos con hidrógeno fuesen más asequibles al gran público, según un artículo publicado en la revista American Scientific.

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Coches no contaminantes

Los coches eléctricos accionados por baterías, que no emiten dióxido de carbono mientras conducen están ganando cada vez más adeptos en todo el mundo, aunque hoy en día constituyen menos del 1%, de los vehículos que circulan a nivel mundial.

Las múltiples innovaciones en características tales como el costo y la vida útil de la batería y la ampliación de la autonomía, han hecho que sus precios resulten tan competitivos, que Tesla tiene más de 400.000 pedidos anticipados, para su coche eléctrico del modelo 3, que recién se comenzarán a entregar a mediados de 2018.

 

Desafortunadamente, la otra gran esperanza entre los vehículos que no generan emisiones contaminantes, los propulsados ​​por pilas de combustible alimentadas con hidrógeno, siguen resultandos inaccesibles para las mayorías.

 

Adiós al platino

Sin embargo, una serie de laboratorios y empresas están decididos a reducir los costos de estos vehículos, reemplazando uno de los componentes más caros de las celdas de combustible: el catalizador. Para ello han decidido eliminar el platino, un metal precioso, que resulta caro y difícil de conseguir.

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Los investigadores están persiguiendo varias líneas de ataque para reducir el contenido de platino: usarlo más eficientemente, reemplazar una parte o todo con paladio (que funciona de manera similar y es algo más barato) o eliminar por completo los metales preciosos, cambiándolos por otros más comunes, como el níquel o el cobre.

 

Los catalizadores comerciales en general consisten en capas delgadas de nanopartículas de platino depositadas sobre una película de carbono; por esta razón, los investigadores también están probando sustratos alternativos.

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Múltiples innovaciones

Stanislaus S. Wong, de la Universidad de Stony Brook, que trabaja en estrecha colaboración con Radoslav R. Adzic del Laboratorio Nacional de Brookhaven, están intentando innovar en este campo, con el fin de abaratar los costos de producción de los catalizadores.

Ya han combinado cantidades relativamente pequeñas de platino o paladio, con metales más baratos como el hierro, el níquel o el cobre, produciendo aleaciones que son mucho más activas que los catalizadores comerciales.

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El grupo de Wong ha fabricado nanocables unidimensionales y ultrafinos (aproximadamente dos nanómetros de diámetro) con estas aleaciones, comprobando que tienen una alta relación superficie-volumen, lo que aumenta el número de sitios activos para reacciones catalíticas.

 

A finales de 2016, Sang Hoon Joo del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) en Corea del Sur, informó que un catalizador de nanotubos de carbono con hierro y nitrógeno, presentaba una actividad comparable a la de los catalizadores comerciales.

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Liming Dai de Case Western Reserve University y sus colegas han inventado un catalizador que no usa ningún tipo de metal, puesto que es espuma de carbono mezclada con nitrógeno y fósforo, con una capacidad de canalización muy prometedora.

 

“Inventar y preparar un material que tiene una excelente actividad catalítica es sólo parte del desafío”, señala Wong. Los investigadores también están trabajando para ampliar los métodos de producción existentes en los laboratorios, para garantizar la coherencia entre la actividad y la durabilidad, de los mejores candidatos.

En todas las fases de sus esfuerzos, los científicos experimentales están recibiendo ayuda de teóricos que aplican sofisticados modelos informáticos para conocer cómo afecta al rendimiento de cada innovación, una amplia gana de variables: desde las composiciones químicas, tamaños y formas de las nanopartículas de metal, hasta los mínimos detalles de las estructuras de soporte y los posibles efectos en el Medio Ambiente.


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