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MOVILIDAD. La investigación acerca la industria automotriz a automóviles impulsados ​​por celdas de combustible de etanol

 

El profesor asociado Zhenxing Feng guía la síntesis de materiales de los estudiantes como electrodos para baterías de iones de litio y como electrocatalizadores para reacciones de división del agua para producir hidrógeno verde. A la izquierda está Joseph Pedersen ya la derecha Morgen Messer. Fuente: Facultad de Ingeniería de OSU.

La investigación sobre energías alternativas en la Universidad Estatal de Oregon (OSU) está trazando un camino hacia la adopción masiva de coches "limpios" impulsados ​​por celdas de combustible de etanol.

Zhenxing Feng de la Facultad de Ingeniería de OSU ayudó a liderar el desarrollo de un catalizador que resuelve tres problemas clave asociados durante mucho tiempo con DEFC, como se conoce a las  : baja eficiencia, el costo de los materiales catalíticos y la toxicidad de las reacciones químicas dentro de las células.

Feng y sus colaboradores en el estado de Oregon, la Universidad de Florida Central y la Universidad de Pittsburgh descubrieron que poner  en catalizadores de paladio-nitrógeno-carbono tenía una serie de efectos positivos, incluido el mantenimiento de las células densas en energía estables durante casi 6.000 horas. Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción sin sufrir ningún cambio químico permanente.

Los hallazgos se publicaron hoy en Nature Energy .

Los automóviles y camiones propulsados ​​por motores de gasolina o  dependen de la combustión de combustibles fósiles, lo que genera emisiones de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero. Los vehículos de motor son una de las principales fuentes de CO 2 atmosférico, un factor principal del cambio climático.

 Las celdas de combustible de etanol directo pueden reemplazar potencialmente los sistemas de conversión de energía a base de gasolina y diésel como fuentes de energía. 

Feng y sus colaboradores están en el proceso de solicitar fondos para desarrollar prototipos de unidades DEFC para dispositivos portátiles y vehículos. El vehículo DEFC se puede implementar en 10 años.

El etanol, también conocido como alcohol etílico, se compone de carbono, hidrógeno y oxígeno (su fórmula química es C 2 H 6 O) y es el ingrediente activo de las bebidas alcohólicas. Ocurre naturalmente a través de la fermentación de azúcares por levaduras y puede derivarse de muchas fuentes, como maíz, trigo, sorgo, cebada, caña de azúcar y sorgo dulce.

Una pila de combustible depende de la energía química del hidrógeno u otros combustibles para producir electricidad de forma limpia y eficiente. Pueden utilizar una amplia gama de combustibles y materias primas y pueden servir para sistemas tan grandes como una planta de energía eléctrica y tan pequeños como una computadora portátil.

En la tecnología DEFC, el etanol se puede generar a partir de varias fuentes, en particular biomasa como la caña de azúcar, el trigo y el maíz. El beneficio de utilizar fuentes biológicas para producir etanol es que las plantas absorben dióxido de carbono atmosférico.

El etanol, líquido y, por tanto, fácil de almacenar y transportar, puede proporcionar más energía por kilogramo que otros combustibles como el metanol o el hidrógeno puro. Además, la infraestructura ya existe tanto para producir como para distribuir etanol, lo que convierte al DEFC en una opción atractiva para reemplazar los motores de combustión interna.

El primer vehículo propulsado por una pila de combustible a base de etanol se desarrolló en 2007. Sin embargo, el desarrollo posterior de los vehículos DEFC se ha retrasado significativamente debido a la baja eficiencia del DEFC, los costos relacionados con los catalizadores y el riesgo de envenenamiento del catalizador por monóxido de carbono producido en reacciones dentro de la celda de .

Para abordar esos problemas, el equipo de investigación, desarrolló catalizadores de aleación de paladio de alto rendimiento que usan menos metal precioso que los catalizadores actuales a base de paladio. El paladio, el platino y el rutenio son elementos valorados por sus propiedades catalíticas pero costosos y difíciles de obtener.

Más información: Meng Gu, Improving Pd–N–C fuel cell electrocatalysts through fluorination-driven rearrangements of local coordination environment, Nature Energy (2021). DOI: 10.1038/s41560-021-00940-4www.nature.com/articles/s41560-021-00940-4

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