{"id":131126,"date":"2011-03-08T12:44:12","date_gmt":"2011-03-08T11:44:12","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=131126"},"modified":"2011-03-08T12:44:12","modified_gmt":"2011-03-08T11:44:12","slug":"evolucion-del-contenido-en-pt-de-los-electrodos-en-pilas-pemfc","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2011\/03\/08\/131126","title":{"rendered":"Evoluci\u00f3n del contenido en Pt de los electrodos en pilas PEMFC"},"content":{"rendered":"

La creciente subida en el precio de petr\u00f3leo que se est\u00e1 experimentando en los \u00faltimos meses se prev\u00e9 que ser\u00e1 duradera, por los conflictos internacionales en los pa\u00edses productores, por el previsible aumento en la demanda en los pa\u00edses en v\u00edas de desarrollo\u00a0 y la escasez progresiva de los pr\u00f3ximos a\u00f1os. Esta situaci\u00f3n provoca que la industria del transporte se preocupe cada vez m\u00e1s por realizar un cambio estructural del parque automovil\u00edstico mundial buscando nuevas alternativas m\u00e1s sostenibles basadas en energ\u00edas renovables.<\/em> <\/em><\/p>\n

[Autores: Ricardo Escudero Cid, Pilar Oc\u00f3n – Departamento de Qu\u00edmica F\u00edsica Aplicada. Universidad Aut\u00f3noma de Madrid]<\/p>\n

\u00a0\u00a0\"\"<\/a><\/p>\n

Evoluci\u00f3n en el \u00faltimo a\u00f1o del precio de barril de Brent en $ (Fuente: WFG)<\/p>\n

Uno de los avances m\u00e1s esperados es el que se ha de realizar en las pilas de combustible de membrana polim\u00e9rica (PEMFCs) para aumentar su competitividad en el mercado convirti\u00e9ndolas en una opci\u00f3n viable frente a los coches de gasolina y diesel convencionales. Los primeros avances que se llevaron a cabo desde los a\u00f1os 60 fueron en la membrana polim\u00e9rica de intercambio prot\u00f3nica haci\u00e9ndolas menos resistivas y, por lo tanto, aumentando el rendimiento de las pilas de combustible. Las reacciones que se llevan a cabo en los electrodos son las de oxidaci\u00f3n de hidr\u00f3geno (HOR) y reducci\u00f3n de ox\u00edgeno (ORR) en \u00e1nodo y c\u00e1todo, respectivamente. La HOR es mucho m\u00e1s r\u00e1pida que la ORR por lo que la investigaci\u00f3n se basa en buscar buenos catalizadores para este \u00faltimo (Pt, Pd, Ag, Au\u2026) pero el car\u00e1cter \u00e1cido de las PEMFCs hace que los \u00fanicos catalizadores viables sean los basados en Pt, aunque el c\u00e1todo sigue siendo el componente menos eficiente de las PEMFCs.<\/p>\n

Las condiciones standard sobre las que se mide la ORR en una PEMFC son a un voltaje de 0,9 V, con presiones de gases de 1 bar, humedad relativa del 100% y temperatura de 80\u00ba C. Los factores fundamentales para aumentar la eficiencia del Pt son, el hecho de sintetizarlo sobre nanopart\u00edculas de carb\u00f3n (2-5 nm), ale\u00e1ndolo con otros materiales como el Co, Ni o Ti, mejorando el contacto entre el catalizador y el electrolito polim\u00e9rico o depositando la capa de Pt sobre nanopart\u00edculas de Au o Pd. Estos avances provocaron que la cantidad de Pt disminuya desde los 28 mg cm-2 a cargas inferiores a 0,8 mg cm-2<\/sup> entre los dos electrodos y siendo el objetivo marcado por el U.S. Department of Energy (DOE) de 0,1 mg cm-2<\/sup> por electrodo para 2015. Esta reducci\u00f3n en la carga de Pt en el \u00e1nodo supone una p\u00e9rdida de eficiencia despreciable, pero en el caso del c\u00e1todo la menor carga de Pt hace que la eficiencia sea mucho menor.<\/p>\n

Otros de los problemas relacionados con el Pt que se tienen que tener en cuenta son su disponibilidad y su precio, incentivos fundamentales del estudio de catalizadores con metales no nobles (NNMCs). Incluso cumpliendo los requisitos del DOE para el 2015 de 0,2 g kW-1<\/sup>, en un escenario con todo el parque automovil\u00edstico anual con coches con tecnolog\u00eda PEMFC, con la misma fabricaci\u00f3n del a\u00f1o 2009 (61,7 millones seg\u00fan la Organisation Internationale des Constructeurs Automobiles, OICA) y con una potencia media de 50 kW requerir\u00eda de 617 toneladas de Pt. Esta cantidad ser\u00eda desmesurada si tenemos en cuenta que en 2010 la producci\u00f3n mundial de Pt fue s\u00f3lo de 214 toneladas. La cantidad de Pt necesario para un coche PEMFC ser\u00e1 de 10 g mientras que los de gasolina necesitan solamente 1 g y los diesel 5 g. En lo referente al precio, el aumento en la demanda de Pt y el estancamiento en su producci\u00f3n han disparado el valor en el mercado pasando de 600 a 1840 $\/oz de 2003 hasta hoy y teniendo en cuenta la bajada de precios en el \u00faltimo a\u00f1o causada por la recesi\u00f3n econ\u00f3mica. Pese a todo esto, no todo son malas noticias en cuanto al Pt, teniendo en cuenta que hay suficiente cantidad de Pt en la Tierra para poder construir hasta 3.000 millones de coches y que, a diferencia de lo que se pueda pensar, se puede recuperar m\u00e1s de un 95% del Pt de las PEMFC, convirtiendo a la flota de coches PEMFC en sostenible a nivel mundial.<\/p>\n

La investigaci\u00f3n a d\u00eda de hoy se centra mayoritariamente en el estudio de NNMCs capaces de llevar a cabo la ORR y ayudar al abaratamiento del c\u00e1todo. El precio de los NNMCs es despreciable en comparaci\u00f3n con los dem\u00e1s componentes del sistema por lo que la cantidad de catalizador que se use no es un factor limitante y en teor\u00eda podr\u00eda utilizarse todo cuanto hiciera falta. El problema surge a la hora de tener en el c\u00e1todo una capa catal\u00edtica demasiado gruesa, lo cual provoca una p\u00e9rdida de eficiencia debido a las complicaciones en el transporte de carga y masa del proceso. Teniendo en cuenta todos estos factores pueden estudiarse catalizadores que permitan disminuir la carga de Pt en el c\u00e1todo usando NNMCs y permitiendo llegar a los l\u00edmites estipulados por el DOE.<\/p>\n

El avance en la investigaci\u00f3n est\u00e1 siendo muy fruct\u00edfero mostrando muchas mejoras desde los primeros tiempos de estudio en PEMFC. Todas estas mejoras permitir\u00e1n que los coches de PEMFC pronto sean una realidad, compitiendo con los coches convencionales de gasolina y diesel y sin el factor negativo del petr\u00f3leo, tanto por su cada vez m\u00e1s elevado precio como por sus efectos sobre el medioambiente.<\/p>\n

M\u00e1s informaci\u00f3n<\/strong><\/p>\n

F. Jaouen, J. Herranz, M.Lef\u00e8vre. ACS Appl. Mater. Interfaces 8 (2009) 1623.<\/p>\n

U.S. Department of Energy, Multi-Year Research, Development and Demonstration plan: Planned Program Activities for 2005-2015. http:\/\/www1.eere.energy.gov\/hydrogenandfuelcells\/mypp\/<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

La creciente subida en el precio de petr\u00f3leo que se est\u00e1 experimentando en los \u00faltimos meses se prev\u00e9 que ser\u00e1 duradera, por los conflictos internacionales en los pa\u00edses productores, por el previsible aumento en la demanda en los pa\u00edses en v\u00edas de desarrollo\u00a0 y la escasez progresiva de los pr\u00f3ximos a\u00f1os. Esta situaci\u00f3n provoca que la industria del transporte se preocupe cada vez m\u00e1s por realizar un cambio estructural del parque automovil\u00edstico mundial buscando nuevas alternativas m\u00e1s sostenibles basadas en energ\u00edas renovables. [Autores: Ricardo Escudero Cid, Pilar Oc\u00f3n – Departamento de Qu\u00edmica F\u00edsica Aplicada. Universidad Aut\u00f3noma de Madrid] \u00a0\u00a0 Evoluci\u00f3n\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":[545,1784,543,547,1,546],"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\/131126"}],"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=131126"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131126\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":131128,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131126\/revisions\/131128"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=131126"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=131126"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=131126"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}