Esta planta podría ser clave para mejorar las pilas de combustible, ¿por qué?

Una planta que se utiliza mucho como especia en la cocina podría resultar fundamente para que las pilas de combustible sean más seguras y eficiente. ¿Y también competirle al hidrógeno?

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Investigadores del Clemson Nanomaterials Institute (CNI) y sus colaboradores del Sri Sathya Sai Institute of Higher Learning (SSSIHL) en India descubrieron que la cúrcuma (sí, leíste bien, la cúrcuma) tiene un extracto que podría conducir a pilas de combustible más seguras y eficientes.

Así los científicos descubrieron una novedosa forma de combinar la curcumina, sustancia de la cúrcuma, y nanopartículas de oro para crear un electrodo que requiere 100 veces menos energía para convertir eficientemente el etanol en electricidad.

Si bien el equipo de investigación debe realizar más pruebas, el descubrimiento publicado en Nano Energy, da un paso más la sustitución del hidrógeno como materia prima para las pilas de combustible.

“De todos los catalizadores para la oxidación de alcohol en medio alcalino, el que hemos preparado es el mejor hasta ahora”, afirmó en un comunicado Apparao Rao, director fundador de CNI y profesor de física en la Facultad de Ciencias a la agencia de noticias Europress.

Qué tiene la cúrcuma

Cabe destacar que las pilas de combustible generan electricidad a través de una reacción química en lugar de combustión. Se utilizan para alimentar vehículos, edificios, dispositivos electrónicos portátiles y sistemas de energía de respaldo.

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En tanto, las pilas de combustible de hidrógeno son muy eficientes y no producen gases de efecto invernadero. Si bien el hidrógeno es el elemento químico más común en el universo, debe derivarse de sustancias como el gas natural y los combustibles fósiles porque se presenta naturalmente en la Tierra solo en forma compuesta con otros elementos en forma líquida, gaseosa o sólida. La extracción necesaria aumenta el costo y el impacto ambiental de las pilas de combustible de hidrógeno.

A su vez, el hidrógeno utilizado en las pilas de combustible es un gas comprimido, lo que crea desafíos para el almacenamiento y el transporte. El etanol, un alcohol hecho de maíz u otros alimentos de origen agrícola, es más seguro y más fácil de transportar que el hidrógeno porque es un líquido.

“Para convertirlo en un producto comercial donde podamos llenar nuestros tanques con etanol, los electrodos deben ser altamente eficientes”, sostuvo Lakshman Ventrapragada, un ex alumno de Rao que trabajó como asistente de investigación en el CNI y es alumno de SSSIHL.

Y agregó: “Al mismo tiempo, no queremos electrodos muy caros o sustratos poliméricos sintéticos que no sean ecológicos porque eso anula todo el propósito. Queríamos buscar algo ecológico para el proceso de generación de pilas de combustible y fabricar la pila de combustible en sí”.

En este sentido, los investigadores se centraron en el ánodo de la pila de combustible, donde se oxida el etanol u otra fuente de alimentación. “Las pilas de combustible utilizan ampliamente el platino como catalizador. Pero el platino sufre de envenenamiento debido a los intermedios de reacción como el monóxido de carbono. También es costoso”, dijo Ventrapragada.

Cómo lo hicieron

Los investigadores utilizaron oro como catalizador. En lugar de utilizar polímeros conductores, marcos orgánicos metálicos u otros materiales complejos para depositar el oro en la superficie del electrodo, los investigadores utilizaron curcumina debido a su singularidad estructural.

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“La curcumina se usa para decorar las nanopartículas de oro para estabilizarlas, formando una red porosa alrededor de las nanopartículas”, precisaron. Así, los científicos depositaron la nanopartícula de oro de curcumina en la superficie del electrodo a una corriente eléctrica 100 veces menor que en estudios anteriores.

“Sin el recubrimiento de curcumina, las nanopartículas de oro se aglomeran, reduciendo el área de la superficie expuesta a la reacción química”, dijo Ventrapragada.

“Sin este recubrimiento de curcumina, el rendimiento es deficiente”, explicó Rao. Y añadió: “Necesitamos este recubrimiento para estabilizar y crear un ambiente poroso alrededor de las nanopartículas, y luego hacen un excelente trabajo con la oxidación del alcohol.

“Hay un gran impulso en la industria para la oxidación del alcohol. Este descubrimiento es un excelente facilitador para eso. El siguiente paso es escalar el proceso y trabajar con un colaborador industrial que realmente pueda fabricar las pilas de combustible y construir pilas de combustible para la aplicación real”, continuó.