[P. Hern\u00e1ndez-Fern\u00e1ndez, P. Oc\u00f3n. Universidad Aut\u00f3noma de Madrid]<\/p>\n
Uno de los factores limitantes en una pila de combustible de membrana polim\u00e9rica (PEMFC) es la formulaci\u00f3n del catalizador cat\u00f3dico. \u00c9stos est\u00e1n basados en nanopart\u00edculas de Pt dispersas sobre un soporte tipo grafito. La cin\u00e9tica de la reacci\u00f3n de reducci\u00f3n de ox\u00edgeno (ORR) es seis \u00f3rdenes de magnitud m\u00e1s lenta que la cin\u00e9tica de la reacci\u00f3n de oxidaci\u00f3n de hidr\u00f3geno. Por este motivo, se necesitan elevadas cantidades de Pt en los c\u00e1todos de las pilas de combustible. Reducir la cantidad de Pt de los electrocatalizadores es un requerimiento clave para la implementaci\u00f3n de las pilas tipo PEMFC. Para conseguir este objetivo tradicionalmente se han seguido dos estrategias. Una de ellas consiste en alear el Pt con diferentes elementos de transici\u00f3n que provoquen un aumento de la actividad electrocatal\u00edtica de la reducci\u00f3n de ox\u00edgeno. Otra estrategia consiste en la b\u00fasqueda de soportes que ayuden a maximizar el \u00e1rea superficial a la vez que disminuyen el contenido total de Pt empleado. Aun as\u00ed, debido a que en ambas estrategias no se plantea la eliminaci\u00f3n del metal noble, el coste de estos catalizadores estar\u00e1 directamente relacionado con el precio del Pt en un mercado altamente monopolizado. Como ejemplo de los elevados costes que representan estos materiales dentro de una pila de combustible cabe decir que actualmente el precio del Pt se sit\u00faa en torno a los 1830 USD\/onza, y que fue de 2280 USD en su momento m\u00e1s alto (Marzo de 2008).<\/p>\n
Debido a esto, la mejor opci\u00f3n ser\u00eda la formulaci\u00f3n de catalizadores que no contengan metales nobles. En este sentido se est\u00e1n intentando sintetizar materiales activos en la reacci\u00f3n de reducci\u00f3n de oxigeno formados por nitr\u00f3geno, carbono y abundantes y baratos metales de transici\u00f3n como son el hierro o el cobalto. Aunque hay un debate abierto sobre la actividad catal\u00edtica en la ORR de los sitios N-M-C, no hay duda sobre que dicha actividad est\u00e1 directamente relacionada con el tipo de precursor de nitr\u00f3geno y de metal de transici\u00f3n usados, la temperatura o las condiciones de la s\u00edntesis.<\/p>\n
Recientemente, Wu y colaboradores han sintetizado electrocatalizadores basados en polinanilina, carb\u00f3n de elevada \u00e1rea superficial, nitrato de cobalto y cloruro de hierro. Dichos materiales fueron calcinados a distintas temperaturas (entre 400 y 900o<\/sup>C).La actividad de los mismos en la ORR puede verse en la Figura 1. La l\u00ednea gris (8) representa un catalizador de Pt\/C, mientras que el resto son catalizadores PANI-Fe-C, PANI-Co-C y PANI-FeCo-C. Se puede observar que el catalizador PANI-Fe-C tratado a 900o<\/sup>C (7) es el que presenta un mejor comportamiento de toda la serie en todo el rango de polarizaci\u00f3n. Adem\u00e1s, la producci\u00f3n de agua oxigenada es pr\u00e1cticamente cero en este caso, lo cual indica que la ORR tiene lugar v\u00eda 4 electrones. El catalizador PANI-FeCo-C (6) tambi\u00e9n presenta un comportamiento cercano al alcanzado por el PANI-Fe-C. Un ventaja del bimet\u00e1lico respecto al formado solo por Fe, es que se ha comprobado que el primero tiene una mayor estabilidad en condiciones de operaci\u00f3n de una pila de combustible: El potencial a circuito abierto permanece estable tras 100 horas de trabajo (0.95 V) y la p\u00e9rdida de densidad de corriente es de tan solo un 3% cuando se somete al material a un programa constante de potencial a 0.4 V.<\/p>\n
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