Un estudi de les universitats d’Alacant i Liverpool avança en el desenvolupament de piles de combustible d’hidrogen més eficients
Publicat en Nature Communications, han identificat la presència d’espècies superficials a potencials baixos en el principal catalitzador de les piles de combustible, el platí
Reduir la quantitat de platí, o fins i tot substituir-lo per un catalitzador més barat i eficient, requereix un coneixement profund, a nivell molecular, de com es produeixen les reaccions en les piles de combustible
La pila de combustible d’hidrogen (H2) s’ha convertit en la pròxima revolució del transport. En aquests dispositius, l’energia emmagatzemada en l’hidrogen reacciona amb l’oxigen de l’aire per a produir l’electricitat que alimenta el vehicle elèctric. Encara que ja hi ha en el mercat automòbils, autobusos i camions propulsats per piles de combustible, el cost elevat del platí requerit és un dels inconvenients principals d’aquesta tecnologia. Una investigació duta a terme per una col·laboració entre la Universitat d’Alacant (Espanya) i la Universitat de Liverpool (Regne Unit) ha permès identificar la presència d’espècies superficials a potencials baixos en el catalitzador principal de les piles de combustible, el platí (Pt), la qual cosa és important per al desenvolupament de la tecnologia de les piles de combustible d’hidrogen.
En un article publicat en la revista Nature Communications, els investigadors de l’Institut Universitari d’Electroquímica de la Universitat d’Alacant han identificat l’adsorció d’espècies d’OH (anió hidroxil) en àtoms de platí de baixa coordinació utilitzant diverses tècniques electroquímiques i una tècnica espectroscòpica coneguda com SHINERS (Shell Isolated Nanoparticles for Enhanced Raman Spectroscopy). La utilització del SHINERS va permetre demostrar la presència de l’OH adsorbit a potencials més negatius del que es pensava.
Reduir el platí
Les piles de combustible d’hidrogen utilitzen platí per a catalitzar les reaccions en l’interior: la reacció de reducció de l’oxigen i la reacció d’oxidació de l’hidrogen. Reduir la quantitat de platí necessària per a les piles, o fins i tot substituir-ho per un catalitzador més barat i eficient, requereix un coneixement profund, a nivell molecular, de com es produeixen les reaccions en les piles de combustible sobre la superfície del platí. Fins ara se suposava que la superfície del platí estava «neta» d’altres espècies als potencials als quals es produeixen les reaccions. No obstant això, aquest estudi ha demostrat que els anions hidroxil s’adsorben en la superfície del platí a potencials molt baixos, la qual cosa té un impacte significatiu en la comprensió de com es produeix la reacció de reducció de l’oxigen i en la cerca de catalitzadors més eficients per a aquesta reacció.
Per a obtenir aquests resultats van utilitzar una combinació de tècniques electroquímiques dissenyades per a distingir entre els diferents processos que tenen lloc en la superfície i l’espectroscòpia Raman, i van utilitzar un desenvolupament molt recent que ha permès detectar, per primera vegada, l’anió hidroxil adsorbit.
L’investigador postdoctoral en l’Institut d’Electroquímica de la Universitat d’Alacant Rubén Rizo ha liderat les mesures electroquímiques al costat dels catedràtics Enrique Herrero i Juan Feliú. L’autor afirma, «la troballa d’hidroxil adsorbit a potencials baixos obri una nova porta en l’estudi del mecanisme de moltes reaccions electroquímiques rellevants. Gràcies a aquest descobriment estem més prop d’una millor comprensió del sistema que, en última instància, és essencial per a aconseguir l’objectiu final d’obtenir catalitzadors òptims per a aplicacions electroquímiques d’interès tecnològic».
La investigació en col·laboració entre els dos grups d’investigació de les universitats de Liverpool i Alacant ha sigut possible gràcies al suport del Ministeri de Ciència i Innovació i de la Generalitat Valenciana (Espanya) i a l’experiència generada a través del projecte de degradació de la Institució Faraday (Regne Unit).
