En la búsqueda de formas mejores y menos costosas de almacenar y usar energía, el platino y otros metales preciosos juegan un papel importante. Sirven como catalizadores para impulsar las celdas de combustible más eficientes, pero son costosos y raros.
Ahora, un catalizador alternativo sin metal para celdas de combustible puede estar a la mano. En un estudio publicado el 15 de julio en Ciencia Central de ACS , un equipo de químicos de la Universidad de Wisconsin-Madison presenta un nuevo enfoque que utiliza un sistema de catalizador molecular en lugar de catalizadores sólidos. Aunque los catalizadores moleculares se han explorado antes, los ejemplos anteriores eran mucho menos eficientes que el catalizador de platino tradicional.
Una celda de combustible convierte la energía química en electricidad al hacer reaccionar hidrógeno y oxígeno en dos electrodos diferentes. Un catalizador hace que la reacción sea más eficiente.
El profesor de química UW-Madison Shannon Stahl y el científico de laboratorio James Gerken se inspiraron en el trabajo previo de su grupo con catalizadores que usan oxígeno en aplicaciones para la industria química. Notaron una sorprendente similitud entre estas reacciones de oxidación aeróbica y la reacción de oxígeno en las celdas de combustibley decidió ver si podían aplicar un enfoque similar a una celda de combustible.
El nuevo catalizador está compuesto por una mezcla de moléculas llamadas nitroxilos y óxidos de nitrógeno. Estos socios moleculares juegan bien juntos; uno reacciona bien con el electrodo mientras que el otro reacciona eficientemente con el oxígeno.
"Si bien esta combinación de catalizadores se ha utilizado previamente en oxidaciones aeróbicas, no sabíamos si sería un buen catalizador de pila de combustible", dice Stahl. "Resulta que es el sistema de catalizador molecular más efectivo jamás reportado."
Debido a que el enfoque involucra reacciones químicas entre gases, líquidos y sólidos, pasar del concepto a la demostración no fue tarea fácil. Gerken pasó meses estudiando y optimizando cada componente de la configuración que habían imaginado antes de probar todo en un sistema modelo.
"Este trabajo muestra por primera vez que los catalizadores moleculares pueden acercarse a la eficiencia del platino", dice Gerken. "Y la ventaja de las moléculas es que puede continuar modificando su estructura para subir más arriba de la montaña para lograr una eficiencia aún mejor"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Libby Dowdall. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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