Un metal similar al platino de sólo cinco capas atómicas de espesor es "perfecto" para optimizar el rendimiento de un electrodo de pila de combustible. Crédito:Imagen de la Universidad Johns Hopkins / Lei Wang
Un nuevo método para aumentar la reactividad de nanohojas ultradelgadas, solo unos pocos átomos de espesor, algún día se pueden hacer más baratas las pilas de combustible para los coches de hidrógeno, encuentra un nuevo estudio de Johns Hopkins.
Un informe de los hallazgos, se publicará el 22 de febrero en Ciencias , ofrece promesa hacia más rápido, producción más barata de energía eléctrica utilizando pilas de combustible, pero también de productos químicos a granel y materiales como el hidrógeno.
"Cada material experimenta tensión superficial debido a la ruptura de la simetría cristalina del material a nivel atómico. Descubrimos una manera de hacer estos cristales ultrafinos, disminuyendo así la distancia entre los átomos y aumentando la reactividad del material, "dice Chao Wang, profesor asistente de ingeniería química y biomolecular en la Universidad Johns Hopkins, y uno de los autores correspondientes del estudio.
La cepa es, en breve, la deformación de cualquier material. Por ejemplo, cuando se dobla una hoja de papel, se interrumpe eficazmente en el más mínimo, nivel atómico; las intrincadas celosías que mantienen unido el papel han cambiado para siempre.
En este estudio, Wang y sus colegas manipularon el efecto de tensión, o distancia entre átomos, provocando que el material cambie drásticamente. Haciendo esas celosías increíblemente delgadas, aproximadamente un millón de veces más delgado que un mechón de cabello humano, el material se vuelve mucho más fácil de manipular al igual que una hoja de papel es más fácil de doblar que una pila de papel más gruesa.
"Básicamente, estamos usando la fuerza para ajustar las propiedades de las láminas de metal delgadas que forman los electrocatalizadores, que forman parte de los electrodos de las pilas de combustible, "dice Jeffrey Greeley, profesor de ingeniería química en Purdue y otro de los autores correspondientes del artículo. "El objetivo final es probar este método en una variedad de metales".
"Al ajustar la delgadez de los materiales, pudimos crear más tensión, que cambia las propiedades del material, incluyendo cómo se mantienen juntas las moléculas. Esto significa que tiene más libertad para acelerar la reacción que desea en la superficie del material, "explica Wang.
Un ejemplo de cómo la optimización de las reacciones puede ser útil en la aplicación es el aumento de la actividad de los catalizadores utilizados para los automóviles con pilas de combustible. Si bien las pilas de combustible representan una tecnología prometedora para los vehículos eléctricos libres de emisiones, el desafío radica en el gasto asociado con los catalizadores de metales preciosos como el platino y el paladio, limitando su viabilidad a la gran mayoría de consumidores. Un catalizador más activo para las pilas de combustible puede reducir los costes y despejar el camino para la adopción generalizada de productos ecológicos, energía renovable.
Chao Wang, un profesor asistente de Johns Hopkins de ingeniería química y biomolecular, en su laboratorio con el becario postdoctoral Lei Wang, otro autor del artículo de investigación relacionado. Crédito:Will Kirk / Universidad Johns Hopkins
Wang y sus colegas estiman que su nuevo método puede aumentar la actividad del catalizador de 10 a 20 veces, utilizando un 90 por ciento menos de metales preciosos de lo que se requiere actualmente para alimentar una pila de combustible.
"Esperamos que nuestros hallazgos algún día puedan ayudar a la producción de Pilas de combustible más eficientes para hacer que los coches ecológicos sean más accesibles para todo el mundo. "dice Wang.
