martes, 17 de julio de 2012

Una pila de combustible que sigue funcionando aunque se termine el hidrógeno

Cientificos de materiales de la Universidad de Harvad han demostrado una característica equivalente en generación de energía limpia con células de combustible de óxido sólido (SOFC) que convierte hidrógeno en electricidad pero también almacena energía electroquímica como una batería. Esta célula de combustible puede seguir produciendo energía durante un corto periodo de tiempo tras terminarse el combustible.

Esta fina película de SOFC se aprovecha de los recientes avances en operaciones a baja temperatura para incorporar un nuevo y versáil material llamado óxido de vanadio VOx en el ánodo, que se comporta como material multifuncional, permitiendo a la célula de combustible tanto generar como almacenar energía.

El descubrimiento será importante en aplicaciones de energía portátil a pequeña escala, donde el suministro compacto y ligero de energía es esencial y se puede interrumpir el suministro de combustible. Algunos de los posibles beneficiarios podrían ser los vehículos aéreos no tripulados, que podrían aprovecharse de esa cantidad extra de energía almacenada para aumentar su vida útil operativa.

El equipo de investigadores, que normalmente trabajaba con películas finas de SOFC, usaba platino para los electrodos, los dos polocos conocidos como ánodo y cátodo. Pero cuando el ánodo de platino del SOFC se queda sin combustible, puede continuar generando energía solo durante 15 segundos antes de que la reacción electroquímica deje de tener lugar.

El nuevo SOFC usa una doble capa de platino y VOx que permite a la célula continuar operando sin combustible hasta 14 veces más tiempo, tres minutos, 30 segundos, a una densidad actual de 0,2 mA/cm2. Este resultado prematuro es una prueba de concepto, pero se prevee que las futuras mejoras en la composición de ánodo de platino-VOx alarguen la vida de la célula de combustible. Durante el funcionamiento normal, la cantidad de energía producida por el nuevo dispositivo es comparable con la producida por un ánodo SOFC de platino. Mientras tanto, la estructura especial de capas de VOx establece varias reacciones químicas que continuan tras terminarse el combustible de hidrógeno.

Hay tres reacciones que potencialmente tienen lugar dentro de la célula debido al ánodo de óxido de vanadio. La primera es la oxidación de los iones de vanadio, que se verificó mediante XPS (espectroscopía de fotoelectrones de rayos x). La segunda es el almacenamiento del hidrógeno dentro de la estructura de cristales de VOx, que se libera gradualmente y se oxida en el ánodo. Y el tercer fenómeno que se puede obsevar es que la concentración de iones de oxígeno difiere del ánodo al cátodo, de manera que también se pueden tener aniones de oxígeno siendo oxidados, como en una célula de concentración.

Estas tres reacciones son capaces de alimentar electrones en un circuito, pero actualmente no está claro que es lo que permite a la nueva célula de combustible seguir funcionando. Los investigadores han determinado de momento que al menos dos de las tres reacciones de forma cuantitativa y experimental, funcionan simultaneamente al mismo tiempo.

Via Harvard College

1 comentario:

  1. Interesante...
    Por lo poco que sé, la investigación va en orden a disminuir el peso y volumen de las pilas y aumentar la eficiencia. Además, el platino es un metal caro y escaso, por lo que se busca disminuir su cantidad en los electrodos (para que sea realmente un proceso sostenible). Supongo que en ese sentido el óxido de vanadio aporta doble!!!

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