Avance de la energía verde: avance en la tecnología de pilas de combustible de hidrógeno

por Henrik Andersen
5 comentarios
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Se ha logrado un avance significativo en la tecnología de pilas de combustible de hidrógeno, reduciendo notablemente los costos. Este logro, resultado de esfuerzos de investigación colaborativos, implica la sustitución del platino por plata en los catalizadores, allanando el camino para soluciones de almacenamiento de energía verde más asequibles y eficientes.

A medida que el mundo recurre cada vez más a las energías renovables, un obstáculo clave es el almacenamiento eficaz de energía en momentos en que las fuentes renovables como la solar y la eólica no están disponibles.

La pila de combustible de hidrógeno, una solución importante en este sentido, ha experimentado un avance sustancial. Esto es gracias a una investigación innovadora del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del Departamento de Energía, la Universidad de Stanford y el Instituto de Investigación Toyota (TRI). Esta investigación se aplicó posteriormente en un entorno práctico a través de una colaboración entre Stanford y el Instituto de Tecnología Technion Israel.

Michaela Burke Stevens, científica asociada de SLAC y el Centro SUNCAT conjunto de Ciencia de Interfaz y Catálisis de la Universidad de Stanford y autora principal del estudio, enfatizó el potencial de las pilas de combustible de hidrógeno en el almacenamiento y conversión de energía, utilizando el hidrógeno como alternativa a los combustibles tradicionales como gasolina. Sin embargo, destacó los elevados costes operativos de las pilas de combustible.

El desafío del gasto en pilas de combustible

Burke Stevens señaló que el alto coste se debe en gran medida al uso de costosos metales del grupo del platino (PGM) en el catalizador, que es esencial para la reacción química en las pilas de combustible. Esto llevó a su equipo a explorar formas de reducir costos reemplazando parte del PGM por una alternativa más asequible: la plata. Sin embargo, alterar la química fundamental de las pilas de combustible presenta desafíos importantes, ya que los catalizadores que funcionan en condiciones de laboratorio a menudo fallan en aplicaciones prácticas.

Este equipo de investigación logró equilibrar los costos sustituyendo parcialmente los PGM por plata. El gran avance se produjo al simplificar el proceso de aplicación del catalizador a los electrodos de la celda, como lo ilustra una fina película de plata y paladio sobre un electrodo de carbono poroso.

Los métodos tradicionales implican mezclar el catalizador en un líquido y esparcirlo sobre el electrodo de malla, lo que a menudo conduce a resultados inconsistentes en diferentes entornos de laboratorio. Para superar esto, el equipo de SLAC utilizó una cámara de vacío para una deposición más controlada del catalizador sobre los electrodos. Tom Jaramillo, director del SUNCAT, destacó la reproducibilidad de este método.

Investigación colaborativa y sus implicaciones prácticas

Para garantizar la aplicabilidad del método a pilas de combustible a gran escala, el equipo colaboró con expertos de Technion, quienes validaron el método en un entorno práctico de pilas de combustible. La asociación, iniciada por el estudiante graduado de Stanford José Zamora Zeledón con Dario Dekel de Technion y el estudiante de doctorado John Douglin, demostró con éxito que reemplazar los costosos PGM con plata en los catalizadores podría conducir a celdas de combustible igualmente efectivas pero más asequibles. Esto abre oportunidades para realizar más investigaciones ambiciosas en el desarrollo de catalizadores.

Jaramillo y Dekel expresaron entusiasmo sobre el impacto potencial de esta asociación tanto en la investigación académica como en las aplicaciones prácticas de la industria de pilas de combustible. Jaramillo destacó la importancia de reducir costos para una adopción más amplia de celdas de combustible en aplicaciones como el transporte pesado y el almacenamiento de energía limpia.

Esta investigación, publicada en Nature Energy el 9 de noviembre de 2023, fue financiada parcialmente por la Oficina de Ciencias del DOE a través del Centro SUNCAT para Ciencia de Interfaz y Catálisis, un instituto conjunto de SLAC y Stanford, y el Instituto de Investigación Toyota.

Preguntas frecuentes sobre el avance de las pilas de combustible de hidrógeno

¿Cuál es el reciente avance en la tecnología de pilas de combustible de hidrógeno?

El reciente avance en la tecnología de pilas de combustible de hidrógeno implica el uso de plata en lugar de platino en los catalizadores, lo que reduce significativamente el costo y mejora la viabilidad de las soluciones de almacenamiento de energía verde.

¿Cómo afecta este avance al coste de las pilas de combustible de hidrógeno?

Al reemplazar los costosos metales del grupo del platino (PGM) con plata en el catalizador, el costo de las pilas de combustible de hidrógeno se reduce sustancialmente, lo que las convierte en una opción más asequible para el almacenamiento y la conversión de energía.

¿Qué instituciones participaron en esta investigación sobre pilas de combustible de hidrógeno?

La investigación fue un esfuerzo de colaboración entre el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del Departamento de Energía, la Universidad de Stanford, el Instituto de Investigación Toyota (TRI) y el Instituto de Tecnología Technion de Israel.

¿Cuál es el principal desafío en el desarrollo de pilas de combustible de hidrógeno?

El principal desafío en el desarrollo de pilas de combustible de hidrógeno es encontrar una forma eficiente y rentable de almacenar energía, especialmente durante los períodos en los que las fuentes renovables como la solar y la eólica no están disponibles.

¿Cómo beneficia la nueva composición del catalizador a las pilas de combustible de hidrógeno?

La nueva composición del catalizador, que incluye plata, ofrece una alternativa más rentable a los catalizadores tradicionales a base de platino, lo que convierte a las pilas de combustible de hidrógeno en una opción más viable para un uso generalizado en el almacenamiento y la conversión de energía.

¿Cuáles son las implicaciones futuras de esta investigación sobre pilas de combustible de hidrógeno?

Este avance allana el camino para una mayor investigación sobre catalizadores rentables y eficientes, lo que podría conducir a una adopción más amplia de pilas de combustible de hidrógeno en áreas como el transporte pesado y el almacenamiento de energía limpia.

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5 comentarios

Tom Johnson diciembre 19, 2023 - 3:29 am

¿Entonces reemplazaron el platino por plata? Eso es interesante... pero ¿cómo afectará esto a la durabilidad a largo plazo de las pilas de combustible?

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Jane Smith diciembre 19, 2023 - 3:35 am

¡Guau, esta es una gran noticia para la energía verde! Por fin se ha logrado un progreso real para hacerlo asequible.

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Sara Gómez diciembre 19, 2023 - 6:10 am

Lea sobre esto en Nature Energy, un estudio realmente detallado. ¡Muestra cuánto potencial hay en la tecnología de energía renovable!

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Emily Clark diciembre 19, 2023 - 2:48 pm

Es fantástico ver que nombres tan importantes como Stanford y Toyota respaldan esto, lo que significa que no se trata sólo de un experimento a pequeña escala.

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Marcos Lee diciembre 19, 2023 - 9:44 pm

Tengo curiosidad: ¿cómo afecta esto a la eficiencia general de la pila de combustible? ¿Se trata sólo de costos o también hay otros beneficios?

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