Profesor Sangaraju Shanmugam (izquierda) y Ph.D. Estudiante Arumugam Sivanantham (derecha). Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk (DGIST)
Los investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk (DGIST) han desarrollado nanocatalizadores que pueden reducir el costo general de las pilas de combustible de energía limpia, según un estudio publicado en la revista de Catálisis aplicada B:ambiental .
Las celdas de combustible de membrana de electrolito polimérico (PEMFC) transforman la energía química producida durante una reacción entre el combustible de hidrógeno y el oxígeno en energía eléctrica. Si bien los PEMFC son una fuente prometedora de energía limpia que es autónoma y móvil, al igual que las pilas de combustible alcalinas utilizadas en el transbordador espacial de EE. UU., actualmente dependen de materiales costosos. Pero las sustancias utilizadas para catalizar estas reacciones químicas se degradan, planteando preocupaciones sobre la reutilización y la viabilidad.
El científico de materiales energéticos de DGIST, Sangaraju Shanmugam, y su equipo han desarrollado catalizadores activos y duraderos para PEMFC que pueden reducir los costos generales de fabricación. Los catalizadores eran nanobarras de carbono dopadas con nitrógeno con nanopartículas de ceria y cobalto en sus superficies; esencialmente, nanobarras de carbono que contienen nitrógeno, cobalto y ceria. Ceria (CeO 2 ), una combinación de cerio y oxígeno, es un material semiconductor económico y ecológico que tiene una excelente capacidad de reducción de oxígeno.
Las fibras se fabricaron mediante una técnica conocida como electrohilado, en el que se aplica un alto voltaje a una gota de líquido, formando un chorro de líquido cargado que luego se seca en pleno vuelo en uniforme, partículas nanométricas. Los análisis de los investigadores confirmaron que las partículas de ceria y cobalto se distribuyeron uniformemente en las nanovarillas de carbono y que los catalizadores mostraron una mayor capacidad de producción de electricidad.
Se descubrió que el catalizador de nanovarillas de cobalto sobre carbono dopado con nitrógeno y cobalto soportado con ceria era más activo y duradero que las nanovarillas de carbono dopadas con nitrógeno solo con cobalto y el platino / carbono. Fueron explorados en dos tipos importantes de reacciones químicas para la conversión y el almacenamiento de energía:reacciones de reducción de oxígeno y de evolución de oxígeno.
Los investigadores concluyen que la ceria podría considerarse uno de los materiales más prometedores para su uso con cobalto en nanobarras de carbono dopadas con nitrógeno para producir catalizadores estables con actividad electroquímica mejorada en PEMFC y dispositivos relacionados.
