Imagen TEM (microscopio electrónico de efecto túnel) de un nanotubo de carbono decorado con racimos de platino (color brillante). Crédito:Universidad Aalto
El platino es un metal muy caro y, por tanto, es uno de los cuellos de botella que dificultan el crecimiento de las energías renovables. El platino se utiliza como catalizador en electrolizadores que almacenan energía eléctrica como compuestos químicos. y también juega un papel importante en las pilas de combustible, convertidores catalíticos y muchos procesos químicos utilizados en la industria.
Un grupo de investigadores de la Universidad de Aalto dirigido por los profesores Tanja Kallio y Kari Laasonen ha desarrollado un método de fabricación de electrocatalizadores que solo utiliza una centésima parte de la cantidad de platino que se utiliza generalmente en productos comerciales. La actividad lograda con el nuevo material es similar a la de los electrocatalizadores comerciales. El método se basa en las características especiales de los nanotubos de carbono.
'Cuando el platino se electrodeposita en la superficie de nanotubos de carbono, forma partículas que constan de un par de átomos. En otros materiales, como el grafeno, el platino forma nanopartículas más grandes ', Tanja Kallio explica.
Creemos que esto se debe a que los átomos de carbono de la superficie curva están en un estado tenso, lo que los hace propensos a estabilizar el platino en la superficie del nanotubo. Esto asegura que los átomos de platino formen partículas pequeñas y catalíticamente activas. Nuestro modelo mostró que cuanto más tensos están los enlaces de carbono, mejor será la estabilización del platino. Los tubos más pequeños son más curvos, lo que hace que la tensión sea mayor, por lo que el diámetro de los nanotubos también es importante ”.
La DFT (teoría funcional de la densidad) sugiere que los nanotubos de carbono estabilizan átomos de platino individuales y que la reacción de evolución de hidrógeno se lleva a cabo de manera más eficiente en sus superficies. en comparación con las nanopartículas de platino convencionales. Crédito:Universidad Aalto
Un tercio del precio
Los electrolizadores almacenan energía eléctrica en forma de energía de enlace de hidrógeno. En la práctica, este mecanismo se utiliza para almacenar energía fluctuante, como la energía eólica, y equilibrar la diferencia entre demanda y producción. Dado que el electrocatalizador forma aproximadamente un tercio del precio del electrolizador, reducir la cantidad de platino necesaria haría que el proceso fuera significativamente menos costoso.
Además del precio del platino, la disponibilidad del metal también es un problema. El platino está en la lista de la UE de materias primas críticas, lo que significa que su uso es problemático ya sea por su escasez o por problemas geopolíticos. Es por eso que la UE tiene como objetivo reducir el uso de platino ', Kallio dice y enfatiza que hasta ahora la funcionalidad del electrocatalizador desarrollado en la Universidad de Aalto solo ha sido probada en condiciones de laboratorio.
'En condiciones de pequeña escala y a temperatura ambiente, el electrocatalizador es estable y utilizable durante mucho tiempo. El siguiente paso es aumentar la escala de producción y probar la funcionalidad del electrocatalizador en aplicaciones prácticas, que a menudo se llevan a cabo a una temperatura más alta ».
