{"id":131083,"date":"2011-01-31T10:03:23","date_gmt":"2011-01-31T09:03:23","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=131083"},"modified":"2011-01-31T10:03:23","modified_gmt":"2011-01-31T09:03:23","slug":"pilas-de-combustible-de-glucosa","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2011\/01\/31\/131083","title":{"rendered":"Pilas de combustible de glucosa"},"content":{"rendered":"

Autores: [Ricardo Escudero Cid, Pilar Oc\u00f3n-Universidad Aut\u00f3noma de Madrid]<\/strong><\/p>\n

Hoy en d\u00eda los biocombustibles son parte importante de los recursos renovables de nuestro entorno. Principalmente\u00a0 se estudian como combustible directo para su uso en autom\u00f3viles reduciendo las emisiones de gases contaminantes. La glucosa es la biomasa con mayor densidad de energ\u00eda te\u00f3rica, 4430 Wh kg-1<\/sup>, similar a la que presenta el metanol, uno de los combustibles m\u00e1s utilizados en las pilas de membrana polim\u00e9rica.<\/p>\n

12C6H12O6glucosa+6O2\u00e2\u2020\u20196CO2+6H2′><\/p>\n

La glucosa es renovable pudi\u00e9ndose obtener de actividades agr\u00edcolas y de cultivos espec\u00edficamente energ\u00e9ticos tales como el ma\u00edz u otras gram\u00edneas. Otras cualidades importantes que presenta es el hecho de no ser t\u00f3xico ni inflamable, su bajo coste y su facilidad de manejo a diferencia de lo que ocurre con otros combustibles.<\/p>\n

Debido a estas ventajas se empezaron a investigar pilas de combustible capaces de catalizar la electrooxidaci\u00f3n de glucosa en el \u00e1nodo y conseguir energ\u00eda reaccionando con el ox\u00edgeno del c\u00e1todo. Las primeras celdas de este tipo fueron las llamadas enzim\u00e1ticas, que usan catalizadores enzim\u00e1ticos para tratar la glucosa convirti\u00e9ndola en combustible \u00fatil para la pila. Este tipo de dispositivos alcanzan valores de voltaje a circuito abierto de 0,52 V y potencias de 0,43 mW cm-2<\/sup> usando glucosa oxidasa y laccase como catalizadores de la glucosa en el \u00e1nodo y del ox\u00edgeno en el c\u00e1todo respectivamente. Esta clase de pilas puede miniaturizarse y usarse en implantes, hay que tener en cuenta su baja potencia y corta durabilidad debido a la poca estabilidad que presentan las enzimas utilizadas.<\/p>\n

A partir del problema de corta vida de estas pilas se estudian las pilas de combustible microbianas, m\u00e1s resistentes al envenenamiento y con menor p\u00e9rdida de actividad. Como catalizador del \u00e1nodo se usan microorganismos como Shewanella putrefaciens<\/em> o Escherichia coli<\/em> obteniendo voltajes a circuito abierto de 0,664 V y potencias de 0,431 mW cm-2<\/sup>. El mayor problema detectado de esta clase de pilas viene dado por la dificultad en el transporte de electrones desde los microorganismos al electrodo.<\/p>\n

Los problemas que presentan los tipos de pilas mostrados anteriormente condujeron la investigaci\u00f3n hacia el estudio de pilas de combustible de glucosa directa, utilizando membranas como electrolito y catalizadores met\u00e1licos. Las membranas utilizadas pueden ser de tipo \u00e1cido o b\u00e1sico dependiendo del tipo de iones a los que permitan el paso. Se ha encontrado que las cin\u00e9ticas de reacci\u00f3n del ox\u00edgeno y la glucosa mejoran considerablemente en medio b\u00e1sico con respecto al medio \u00e1cido. Por otra parte, en el medio b\u00e1sico, la membrana de intercambio ani\u00f3nica permite el paso de iones del c\u00e1todo al \u00e1nodo lo que a su vez frena el crossover<\/em> que se produce del \u00e1nodo al c\u00e1todo lo que implica un aumento de la eficiencia y durabilidad de la pila. Adem\u00e1s de esto, las membranas usadas en medio b\u00e1sico son mucho m\u00e1s baratas que las de Nafion\u00ae<\/sup>, t\u00edpicas de medio \u00e1cido.<\/p>\n

En los primeros estudios que se realizaron con las pilas de glucosa directa se compara el medio \u00e1cido y b\u00e1sico, utilizando como catalizadores Pt y PtRu para \u00e1nodo y c\u00e1todo respectivamente. Los resultados obtenidos dejan de manifiesto el mejor comportamiento en medio b\u00e1sico alcanzando potencias de 20 mW cm-2<\/sup> a diferencia de los 1,5 mW cm-2<\/sup> alcanzados en las mismas condiciones en medio \u00e1cido. Estudios m\u00e1s recientes llevados a cabo tratan de sintetizar catalizadores con metales diferentes al platino, para reducir su coste e intentar abaratar todo el proceso. Uno de los catalizadores empleados para la oxidaci\u00f3n de la glucosa es PdNi soportado sobre carb\u00f3n y alimentado con una disoluci\u00f3n 0,5 M de glucosa y 7 M de KOH obteniendo un voltaje a circuito abierto de 0,9 V y una potencia m\u00e1xima de 38 mW cm-2<\/sup>.<\/p>\n

Las investigaciones siguen su curso aportando datos relevantes sobre todas las tecnolog\u00edas. Se puede decir a priori que el aporte de la glucosa desde el punto de vista de la potencia no es crucial, pero el campo de posibilidades que abre es muy grande permitiendo un sinf\u00edn de nuevas aplicaciones de las pilas de combustible. El hecho de trabajar con un combustible f\u00e1cil de obtener y manipular es, sin duda, una gran ventaja con respecto a los m\u00e1s conocidos como el hidr\u00f3geno o el metanol. Por otra parte, la glucosa se trata de una sustancia que tiene nuestro propio organismo abriendo la posibilidad de ser utilizado en el campo de la medicina y los biosensores.<\/p>\n

\u00a0M\u00e1s informaci\u00f3n<\/strong>. <\/strong><\/p>\n

L. An, T.S. Zhao. J. Power Sources 196 (2010) 186.<\/p>\n

A.K. Sarma, P. Vatsyayan. Biosens. Bioelectron. 24 (2009) 2313.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autores: [Ricardo Escudero Cid, Pilar Oc\u00f3n-Universidad Aut\u00f3noma de Madrid] Hoy en d\u00eda los biocombustibles son parte importante de los recursos renovables de nuestro entorno. Principalmente\u00a0 se estudian como combustible directo para su uso en autom\u00f3viles reduciendo las emisiones de gases contaminantes. La glucosa es la biomasa con mayor densidad de energ\u00eda te\u00f3rica, 4430 Wh kg-1, similar a la que presenta el metanol, uno de los combustibles m\u00e1s utilizados en las pilas de membrana polim\u00e9rica. 12C6H12O6glucosa+6O2\u00e2\u2020\u20196CO2+6H2′> La glucosa es renovable pudi\u00e9ndose obtener de actividades agr\u00edcolas y de cultivos espec\u00edficamente energ\u00e9ticos tales como el ma\u00edz u otras gram\u00edneas. Otras cualidades importantes que\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[545,1784,543,547],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131083"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=131083"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131083\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":131084,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131083\/revisions\/131084"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=131083"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=131083"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=131083"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}