Investigadores del Institut National de la Recherche Scientifique, Québec busca cañas, plantas altas de humedales, para fabricar catalizadores más baratos para pilas de combustible de alto rendimiento.

Debido a la creciente demanda mundial de energía y la amenaza causada por la contaminación ambiental, la búsqueda de nuevos, las fuentes limpias de energía están encendidas.

A diferencia de una batería, que almacena electricidad para su uso posterior, una pila de combustible genera electricidad a partir de materiales almacenados, o combustibles.

El combustible a base de hidrógeno es una fuente de combustible muy limpia que solo produce agua como subproducto, y podría reemplazar eficazmente a los combustibles fósiles. Para que el combustible de hidrógeno sea viable para el uso diario, Se necesitan pilas de combustible de alto rendimiento para convertir la energía del hidrógeno en electricidad.

Las pilas de combustible de hidrógeno utilizan catalizadores de platino para impulsar la conversión de energía, pero el platino es caro, representa casi la mitad del costo total de una celda de combustible según Qiliang Wei, un doctorado estudiante del grupo de Shuhui Sun del Institut National de la Recherche Scientifique - Énergie, Matériaux et Télécommunications que estudia alternativas de menor costo a los catalizadores de platino.

Aquí es donde las cañas entran en escena. Como se publicó en el artículo reciente de Wei, "Un catalizador activo y robusto de Si-Fe / N / C derivado de la caña de desecho para la reducción de oxígeno, "las cañas tienen un alto contenido de silicio, y como material orgánico, también son una fuente de carbono.

Un posible reemplazo del catalizador de platino consiste en hierro, compuestos de nitrógeno y carbono, y si bien es prometedor, tiene algunos problemas. Es mucho menos estable que el platino, y aunque mucho más barato, los materiales necesarios para obtener carbono pueden resultar costosos. Silicio, como el que se encuentra en las cañas, podría mejorar la actividad del catalizador al permitir que más nitrógeno se agrupe con el hierro, y también promueve la grafitización, el proceso de convertir carbono en grafito en otro material, lo que podría mejorar la estabilidad de los catalizadores.

El descubrimiento de la utilidad del silicio en este proceso también ayuda a abordar el problema del costo, mediante el uso de cañas y tallos de caña marchitos sobrantes que se producen naturalmente al final del ciclo de vida de la planta como fuente tanto de carbono como de silicio. Wei pudo utilizar biomasa residual de caña para producir catalizadores de hierro-nitrógeno-carbono y, utilizando la fuente de luz canadiense, pudo confirmar el papel del silicio en estos catalizadores al caracterizar su desempeño con y sin la adición de silicio.

Sin embargo, El trabajo de Wei aún no ha terminado. Es necesario optimizar la composición del catalizador, entonces, el uso de estos catalizadores derivados de residuos de caña en pilas de combustible podría ser viable. También podría crear oportunidades para nuevas formas de baterías. Las baterías de metal-aire usan los mismos catalizadores de platino que las celdas de combustible para usar elementos en el aire como terminal positivo, en lugar de un metal más costoso.

"Por el trabajo en este documento, solo probamos el rendimiento de media celda. En el siguiente paso, lo aplicaremos a una pila de pilas de combustible real, que está más cerca de la aplicación real, ", dijo Wei." A veces, el catalizador es muy bueno para una media celda, pero puede que no sea muy eficiente para una celda completa. Cuando intentamos utilizarlo con la pila de combustible llena, es posible que necesitemos optimizar más parámetros, como la estructura del carbono ".

"Si podemos convertir los residuos para agregar valor a los materiales, será de gran interés para la industria. Nuestro experimento aquí proporciona una ruta prometedora que puede usarse para diseñar catalizadores altamente activos y estables para celdas de combustible, "dijo Wei.