El investigador del departamento de Física Matemática y de Fluidos de la UNED Pedro Luis García Ybarra lo explica con nitidez: “en el área de las pilas de combustible, el departamento de Energía de Estados Unidos planteó unos objetivos que deberían alcanzarse entre 2017-2020; pues bien, algunos de estos ya los hemos superado en nuestro laboratorio”. El grupo español de investigadores ha alcanzado así, con una carga ultra-baja de platino de 0,01 mg/cm2 en los electrodos, "una alta utilización de platino que permite generar 10 kW/g de platino, unas cifras que mejoran sensiblemente las previstas por el departamento norteamericano (8 kW/g con una carga de platino diez veces superior, de 0,125 mg/cm2)".
Según informa DivulgaUNED, normalmente, las pilas de combustible generan electricidad a partir de hidrógeno y aire y producen asimismo un "residuo", vapor de agua, que no contamina (un motor de combustión interna de gasolina o gasóil genera también energía, pero su residuo –el CO2– sí es contaminante). El secreto está en cómo producir hidrógeno (elemento que no se encuentra aislado en la naturaleza, sino siempre asociado a otros, como los hidrocarburos o el agua, que es H2O). Y solo es posible generar hidrógeno limpio si lo sacamos del H2O empleando para ello energías renovables (a eso se le llama hidrólisis de agua y puede ser ejecutada mediante, por ejemplo, energía eólica o solar). Así, dice la UNED, "la contaminación en este ciclo energético se reduciría a niveles mínimos".
Ensamblaje-membrana-electrodos (MEA)
Pero volvamos a este caso concreto. Para superar el rendimiento marcado por las autoridades norteamericanas, los científicos de la UNED han optimizado un elemento de la pila polimérica denominado MEA (Ensamblaje Membrana-Electrodos): "este componente es común a todas las pilas de combustible poliméricas”, afirma José Luis Castillo, investigador del departamento de Física Matemática y de Fluidos de la Universidad Nacional a Distancia. El resultado ha sido patentado por los investigadores como una "metodología para depositar capas delgadas y nanoestructuradas de electrocatalizador sobre los electrodos, que se unen por simple contacto a ambos lados de la membrana polimérica, constituyendo el MEA".
Facilidad para ser escalado
Gracias a la metodología utilizada para la deposición de la capa catalítica (electrospray) se consigue aumentar considerablemente el rendimiento. “Hemos sido capaces de controlar las propiedades morfológicas (porosidad y rugosidad) del material generado por las partículas cuando se depositan, aumentando sustancialmente la superficie activa”, asegura Castillo, y añade: “como el rendimiento depende de la superficie de las partículas catalíticas expuesta al gas reactivo, y esta se ha hecho muy grande, hemos alcanzado un elevado rendimiento”. Otra de las ventajas del procedimiento es –según la UNED– su "facilidad para ser escalado, es decir, que estos componentes de las pilas pueden reproducirse a escala industrial a bajo coste, evitando las dificultades registradas con otras metodologías".
Automoción, almacenamiento de energías renovables
El coste del catalizador de platino supone más del 30% del valor total de una pila. De ahí que construir pilas de combustible a precios competitivos sea uno de los retos más ambiciosos a los que se enfrenta la comunidad investigadora. Según la UNED, "con pilas baratas podría generalizarse su uso en automoción, sustituyendo los motores de combustión interna por motores eléctricos alimentados por una pila de combustible". Abaratando costes, también podría explotarse otra de sus posibles aplicaciones: dar solución al problema de la discontinuidad y la adecuación a la demanda energética que presentan las energías renovables. Actualmente, los acumuladores eléctricos (baterías) solucionan el problema, "pero las pilas de combustible serían una medida más sencilla y económica", asegura UNED.
Más de mil horas
Según García Ybarra, "una de las ideas es utilizar el exceso de electricidad generado en las horas valle de demanda para, mediante la hidrólisis del agua, producir hidrógeno y almacenarlo; así, cuando llegue una hora pico de demanda, se conectaría la pila de combustible para conseguir una generación adicional de electricidad, y, de esta forma, se consigue estabilizar la producción de energía mediante fuentes renovables”. Junto al reto de abaratar componentes, los científicos tienen por delante conseguir que estos sean duraderos. De momento, una de las pilas desarrolladas por los investigadores de la UNED lleva funcionando más de mil (1.000) horas de forma ininterrumpida.
En dieciséis horas
La técnica fue patentada en solo dieciséis días, para que pudiera presentarse en el congreso A Grove Fuel Cell Event, celebrado el pasado mes de abril en Berlín (Alemania). “Una vez que patentas, puedes hacerlo público”, recalca García Ybarra. Para realizar este trabajo, la UNED cuenta con el apoyo del agente de la propiedad industrial Clarke Modet & Co (fundada en el siglo XIX). Los técnicos de la firma trabajaron con los autores para redactar la patente de la forma más sólida posible. “Nosotros les dimos los datos para que escribieran el texto y ellos se encargaron de redactarla en la forma típica de patente”, indica el investigador. Ybarra señala que "en el congreso de Berlín, fueron los expertos japoneses los que más se interesaron por el método desarrollado por la UNED". [En la imagen, fragmento de la ilustración de Irene Cuesta/SINC].
