Las pilas de combustible son prometedoras como limpieza, fuente de energía renovable. Pero mantenerlos secos ha sido un desafío durante mucho tiempo, ya que producen agua durante el proceso de conversión de hidrógeno y oxígeno en electricidad.

Ahora, los investigadores de la Universidad de Columbia Británica dicen que pueden haber encontrado una solución:pretratar el electrodo, un componente clave de las celdas de combustible, con gas oxígeno ionizado, o plasma.

"Las pilas de combustible necesitan una pequeña cantidad de humedad para funcionar, pero demasiada agua bloquea el flujo de gases a través de la celda, "dijo el primer autor del estudio, Benjamin Zahiri, un científico de materiales. "El tratamiento con plasma modifica la superficie del electrodo para que el exceso de agua pueda hundirse en las capas inferiores y drenar, sin secar la celda ".

Los investigadores expusieron la superficie de un electrodo de pila de combustible, que contiene capas porosas de carbono, a gas oxígeno ionizado durante un minuto. El tratamiento depositó cantidades variables de moléculas transportadoras de oxígeno, que atraen el agua, en la superficie.

"Las capas superiores recibieron la mayor cantidad de moléculas y las siguientes capas recibieron progresivamente menos moléculas, ", dijo Zahiri." Al crear esta 'humectabilidad' que disminuye gradualmente, el agua se extrae desde las capas superiores hasta las capas inferiores, desde donde sale de la celda.

"La estructura de la capa de carbono en sí permanece sin cambios".

El estudio se centró en las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM), un tipo de pilas de combustible que se utilizan comúnmente para automóviles y camiones.

"Nuestros resultados muestran que el tratamiento con plasma es eficaz para facilitar el transporte de agua en una celda de combustible PEM, ", dijo Zahiri." Otras estrategias de transporte de agua como los recubrimientos hidrófobos o repelentes al agua son demasiado costosas o demasiado complejas para ser viables ".

El tratamiento con plasma también se puede integrar fácilmente en la fabricación de componentes de pilas de combustible, según los investigadores.

"Es rápido, de bajo costo y ya ampliamente utilizado en la fabricación, "dijo el autor principal del estudio, Walter Mérida, profesor de ingeniería mecánica que dirige el Centro de Investigación de Energía Limpia de la UBC. "No genera residuos químicos, por lo que es respetuoso con el medio ambiente ".

Actualmente, el equipo está explorando otras aplicaciones del tratamiento con plasma. Según Mérida, Los tratamientos con plasma pueden funcionar sobre otros materiales porosos utilizados en el almacenamiento de energía. También se pueden integrar en industrias basadas en soda cáustica, un mercado valorado en 80.000 millones de dólares.

La investigación fue descrita recientemente en Ciencia de superficies aplicadas .