Híbridos y Eléctricos

475 VECES MÁS BARATO

Pilas de combustible de hidrógeno baratas gracias a un catalizador que elimina el platino

Un equipo de investigadores de la Universidad de Cornell ha creado un catalizador para la reacción de reducción del oxígeno en las pilas de combustible de hidrógeno que es 475 veces más barato que el platino que se emplea actualmente.

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El catalizador descubierto por los investigadores de Cornell es 475 veces más barato que el platino.

Un nuevo catalizador creado por un equipo de científicos de la Universidad de Cornell en Estados Unidos podría sustituir al actual platino que se utiliza para acelerar la reacción de reducción de oxígeno en las pilas de combustible de hidrógeno. Según sus creadores, este catalizador de nitruro de cobalto tiene un coste 475 veces inferior al del platino que se emplea actualmente, lo que podría abaratar los sistemas de tal manera que ayudaría a que esta tecnología pudiera popularizarse y a estimular la creación de una red de recarga.

La tecnología de la pila de combustible de hidrógeno tiene dos hándicaps fundamentales que superar. El que siempre se nombra como gran inconveniente para su popularización es la escasa red de abastecimiento de hidrógeno existente. El sistema requiere una red similar a la que hoy existe con las estaciones de servicio que compleja y cara de implementar. Y lo es más si se tiene en cuenta la escasez de vehículos que se mueven con este combustible, lo que hace casi imposible la viabilidad económica de los negocios que se dediquen al reabastecimiento. Además, para lograr la sostenibilidad del proceso el hidrógeno debe ser verde, es decir creado por hidrólisis empleando energías renovables. El segundo hándicap, también muy importante, es el coste de los sistemas de pila de combustible, que además precisan de unos tanques de hidrógeno presurizados para su transporte. pila de combustible en sí.

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Esquema de funcionamiento de la red de abastecimiento de hidrógeno. Imagen: Hyvia.

Por eso, el descubrimiento de los investigadores de Cornell puede convertirse un aliciente para esta tecnología. Dentro de una celda de combustible, el hidrógeno reacciona con el oxígeno para generar electricidad estregando como residuo final únicamente agua. Uno de los elementos clave que actúa en su interior es el platino. Este metal precioso se utiliza como catalizador en la reacción de reducción del oxígeno. Es decir, como se trata de un proceso lento, el platino ayuda a acelerarlo. Su problema es que es un elemento muy costoso y, además, Rusia es uno de sus principales productores. El catalizador descubierto por los investigadores de Cornell es 475 veces más barato que el platino (un dato del 2 de febrero de 2022, cuando se publicó este estudio previo a la invasión de Ucrania).

Los TMN (nitruros de metales de transición) son derivados de metales no preciosos que se fabrican a partir de manganeso, hierro y cobalto. Según el autor principal de la investigación, Héctor D. Abruña, el catalizador de nitruro de cobalto es "el claro ganador". Pero, lamentablemente, el cobalto no es un metal fácilmente disponible o libre de controversias, como lo demuestra la fabricación de baterías.

El catalizador que desarrollaron los investigadores funciona bien con pilas de combustible alcalinas que se encuentran entre las más prometedores de las cinco tecnologías principales que existen. Estas funcionan a temperatura ambiente y tienen una eficiencia de hasta el 70%. Las otras cuatro son las PEM (membrana de intercambio de protones), PAFC (celda de combustible de ácido fosfórico), MCFC (celda de combustible de carbonato fundido) y SOFC (celda de combustible de óxido sólido). 

Si los fabricantes de celdas de combustible adoptaran el catalizador de nitruro de cobalto y lo producen en cantidades suficientes importantes, podrían reemplazar el platino abaratando el coste final de la tecnología. Eso favorecería la producción de estas pilas de combustible a precios competitivos de manera que podrían implementarse en vehículos producidos en serie. Con la creciente demanda, probablemente, la red de estaciones de hidrógeno se vería incrementada en todo el mundo.

Los “híbridos enchufables” de celdas de combustible de hidrógeno

Además del transporte pesado, en cuyo caso el empleo de baterías es complicado por el peso y el volumen que se necesitaría, otra aplicación interesante de la pila de combustible de hidrógeno es para hibridar las fuentes de alimentación eléctrica. Se trataría de un “híbrido enchufable”, aunque no en el sentido que actualmente se adopta para esta tecnología en la que conviven un motor de combustión y otro eléctrico, es decir, se hibrida la propulsión, no la alimentación.

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Esquema de un híbrido enchufable de pila de combustible de hidrógeno. Imagen : Hyvia.

Se trataría de un vehículo dotado de dos sistemas de producción de electricidad. Una batería de mediana capacidad, con autonomías de hasta 200 kilómetros recargable en la red eléctrica permitiría los desplazamientos diarios dependiendo únicamente de la recarga vinculada o de oportunidad y sin necesidad de utilizar el hidrógeno. Para los viajes más largos, la red de hidrogeneras situada en las carreteras, que principalmente daría servicio a los camiones, permitiría a estos vehículos repostar hidrógeno para aumentar su autonomía.

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