Las celdas de combustible son prometedoras como una fuente de energía limpia y renovable. Pero mantenerlas secas ha sido un desafío, ya que producen agua durante el proceso de conversión de hidrógeno y oxígeno en electricidad.
Ahora los investigadores de la Universidad de Columbia Británica dicen que pueden haber encontrado una solución: pretratar el electrodo, un componente clave de las celdas de combustible, con gas de oxígeno ionizado o plasma.
"Las celdas de combustible necesitan una pequeña cantidad de humedad para funcionar, pero demasiada agua bloquea el flujo de gases a través de la celda", dijo el primer autor del estudio, Benjamin Zahiri, un científico de materiales. "El tratamiento con plasma modifica la superficie del electrodo de modo queese exceso de agua puede hundirse en las capas inferiores y drenarse, sin secar la celda ".
Los investigadores expusieron la superficie de un electrodo de celda de combustible, que contiene capas porosas de carbono, a gas de oxígeno ionizado durante un minuto. El tratamiento depositó cantidades variables de moléculas transportadoras de oxígeno, que atraen agua, en la superficie.
"Las capas superiores recibieron la mayor cantidad de moléculas y las siguientes capas recibieron progresivamente menos moléculas", dijo Zahiri. "Al crear esta 'humectabilidad' que disminuye gradualmente, el agua baja de las capas superiores a las capas inferiores, desde dondesale de la celda.
"La estructura de la capa de carbono en sí no cambia"
El estudio se centró en las celdas de combustible de membrana de intercambio de protones PEM, un tipo de celdas de combustible comúnmente utilizadas para automóviles y camiones.
"Nuestros resultados muestran que el tratamiento con plasma es efectivo para facilitar el transporte de agua en una celda de combustible PEM", dijo Zahiri. "Otras estrategias de transporte de agua como los recubrimientos hidrófobos o repelentes al agua son demasiado costosas o demasiado complejas para ser viables".
Según los investigadores, el tratamiento con plasma también se puede integrar fácilmente en la fabricación de componentes de celdas de combustible.
"Es rápido, de bajo costo y ya se usa ampliamente en la fabricación", dijo el autor principal del estudio, Walter Mérida, profesor de ingeniería mecánica que dirige el Centro de Investigación de Energía Limpia en UBC. "No genera residuos químicos, por lo que es ambientalmenteamistoso."
El equipo está explorando actualmente otras aplicaciones de tratamiento con plasma. Según Mérida, los tratamientos con plasma pueden funcionar en otros materiales porosos utilizados en el almacenamiento de energía. También pueden integrarse en industrias basadas en soda cáustica, un mercado valorado en US $ 80 mil millones.
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Materiales proporcionados por Universidad de Columbia Británica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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