En un estudio para publicar en Naturaleza el 31 de enero Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) informan sobre avances en el desarrollo de pilas de combustible de hidrógeno que podrían incrementar su aplicación en vehículos. especialmente en temperaturas extremas como inviernos fríos.

El hidrógeno se considera una de las fuentes de energía limpia más prometedoras del futuro. Las pilas de combustible de hidrógeno tienen una alta eficiencia de conversión de energía y cero emisiones. Pero el desarrollo de pilas de combustible de hidrógeno enfrenta muchos desafíos, incluido el problema del daño por monóxido de carbono (CO) de los electrodos de la celda de combustible.

En la actualidad, El hidrógeno se deriva principalmente de procesos como el reformado con vapor de hidrocarburos, como el metanol y el gas natural, y reacción de desplazamiento de gas de agua. El hidrógeno resultante generalmente contiene entre el 0,5 y el 2 por ciento de trazas de CO. Como el "corazón" de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno, Los electrodos de la pila de combustible se contaminan fácilmente con impurezas de gas CO, lo que resulta en un rendimiento reducido de la batería y una vida útil más corta, lo que dificulta gravemente la aplicación de pilas de combustible en vehículos.

Investigaciones anteriores han identificado un método llamado oxidación preferencial (PROX) como una forma prometedora de eliminar trazas de CO del hidrógeno mediante el uso de catalizadores. Sin embargo, Los catalizadores PROX existentes solo pueden funcionar a altas temperaturas (por encima de la temperatura ambiente) y dentro de un rango de temperatura estrecho, obstaculizar aplicaciones prácticas como vehículos de pila de combustible, que debe ser confiable incluso en los meses de invierno.

Ahora, un equipo de la USTC dirigido por Junling Lu, profesor en el Laboratorio Nacional de Ciencias Físicas de Hefei a Microescala, ha diseñado una nueva estructura de hidróxido de hierro disperso atómicamente en nanopartículas de platino para purificar el combustible de hidrógeno en un amplio rango de temperatura de 198 a 380 grados Kelvin. También encontraron que el material brindaba protección a las celdas de combustible contra el envenenamiento por CO durante los frecuentes arranques en frío y las operaciones continuas en temperaturas extremadamente frías.

"Estos hallazgos podrían acelerar en gran medida la llegada de la era de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno, ", dijo el profesor Lu." Nuestro objetivo final es desarrollar un catalizador rentable con alta actividad y selectividad que proporcione protección continua a bordo de la celda de combustible y que permita la eliminación completa y 100% selectiva de CO en una celda de combustible que se pueda utilizar para propósitos más amplios ".

Un árbitro del artículo comentó:"Cuando se compara con otros sistemas catalizadores reportados en la literatura, este catalizador inverso de un solo átomo parece el mejor en términos de actividad, selectividad, y estabilidad en corrientes que contienen CO2 ".