Las celdas de combustible juegan un papel importante en la creación de un futuro de energía limpia, con un amplio conjunto de aplicaciones que van desde la construcción de edificios hasta el transporte electrizante. Pero, al igual que con todas las tecnologías emergentes, los investigadores han enfrentado muchas barreras en el desarrollo de celdas de combustible asequibles y eficientes.creando una forma de producir limpiamente el hidrógeno que los alimenta.
En un nuevo artículo de Perspectiva, publicado en el Revista de la Sociedad Electroquímica , los investigadores tienen como objetivo abordar un debate fundamental en las reacciones clave detrás de las celdas de combustible y la producción de hidrógeno, que, de resolverse, podría impulsar significativamente las tecnologías de energía limpia.
En el artículo de acceso abierto, "Perspectiva: hacia el establecimiento de la energía aparente de unión al hidrógeno como el descriptor de las reacciones de oxidación / evolución del hidrógeno", Yushan Yan y sus coautores de la Universidad de Delaware proporcionan una visión general autorizada del trabajo realizado en las áreas deoxidación y evolución del hidrógeno, presentan preguntas clave para el debate y proporcionan caminos para la innovación futura en el campo.
Las reacciones de oxidación de hidrógeno y evolución de hidrógeno son dos de las reacciones electroquímicas más simples, pero resultan ser la columna vertebral del desarrollo de tecnologías críticas de energía limpia.
"Estas dos reacciones son la base de las celdas de combustible limpias", dice Yan. "Con la oxidación de hidrógeno, tienes una reacción de celdas de combustible. Si haces una evolución de hidrógeno, produciendo hidrógeno a partir del agua, eso es electrólisis del agua, que produce hidrógeno limpio parapilas de combustible y otras aplicaciones "
Actualmente, las celdas de combustible son conocidas principalmente por su papel en el transporte electrizante. Los automóviles con celdas de combustible han sido introducidos en el mercado por compañías como Toyota, Honda y Hyundai, que continúan respaldando vehículos que funcionan con tecnologías de energía limpia. La mayoría de los modernoslas celdas de combustible, específicamente las utilizadas para aplicaciones automotrices, son celdas de combustible de membrana de intercambio de protones PEM, que funcionan mediante el intercambio de protones a través de una membrana de polímero ácido para producir electricidad y calor.
Sin embargo, Yan y su equipo buscan mejorar este modelo, examinando formas fundamentales de producir una celda de combustible que sea más asequible.
"Lo que queremos hacer es pasar de un ácido a una base", dice Yan. "Puede sonar muy simple, pero este cambio nos permite utilizar metales no preciosos como catalizadores en lugar de los muy caros metales del grupo del platino. Nosotros"realmente estamos tratando de resolver la barrera frente a la tecnología de celdas de combustible PEM, haciéndola más barata y, por lo tanto, desplegable en el mercado masivo ".
Los investigadores descubrieron que cuando comenzaron a pasar de una celda de combustible ácida a una base, las reacciones de oxidación de hidrógeno y las reacciones de evolución de hidrógeno se hicieron mucho más lentas, lo que afectó la eficiencia de la tecnología. En el artículo Perspectiva, el grupo describe este problema y comienzapara formular opiniones sobre por qué sucede esto, así como para invitar a compañeros en el campo a involucrarse en la conversación.
"Hacer investigación puede ser competitivo, pero al mismo tiempo, también necesitamos que más personas se unan a la conversación para que las cosas comiencen a suceder más rápido", dice Yan. "Con este artículo, buscamos a más personasprestar atención a este problema y unirse a nosotros en el debate "
Al observar más de cerca las reacciones fundamentales que son esenciales para impulsar las tecnologías de producción de hidrógeno y celdas de combustible, Yan cree que se podrían hacer avances significativos para futuras aplicaciones.
"Cuando abordas estas preguntas fundamentales, podría haber un impacto inmediato", dice Yan. "En este artículo, estamos hablando de la oxidación de hidrógeno, que es para las celdas de combustible. Pero también estamos hablando de la reacción inversa, que es la evolución del hidrógeno. La evolución del hidrógeno se trata de producir hidrógeno a partir del agua usando energía eólica y solar. Es hidrógeno limpio. Claro, ese hidrógeno puede soportar vehículos con celdas de combustible, pero el hidrógeno tiene muchas otras aplicaciones ".
Algunas de esas otras aplicaciones incluyen la síntesis de amoníaco. Sin fertilizantes a base de amoníaco, el mundo no podría producir suficientes alimentos para alimentar a su población. Si bien la producción de amoníaco es crítica para la humanidad, el hidrógeno que se necesita para producirlo proviene de fósilescombustibles. El amoníaco se produce actualmente por una reacción entre el nitrógeno y el hidrógeno, llamado proceso Haber-Bosch, donde el hidrógeno se produce a partir de la reforma del gas natural. Si el hidrógeno utilizado en este proceso se produjera en un método limpio, el impacto ambiental general seríaser extremadamente mejorado
El tipo de artículo Perspectiva de ECS proporcionó a Yan y sus coautores una plataforma única para presentar sus ideas. En lugar de un artículo de investigación tradicional, los artículos Perspectiva de ECS permiten a los investigadores discutir nuevas ideas sobre su campo, con la capacidad de generar nuevas ideas y avanzar en los camposrelacionado con la electroquímica y la ciencia del estado sólido.
"El artículo Perspectiva nos permitió resumir lo que está sucediendo en esta área, pero lo más importante, esbozar lo que podría hacerse o lo que debe hacerse en el futuro", dice Yan. "Al publicar con el Revista de la Sociedad Electroquímica , sentí que llegaríamos a la audiencia más adecuada y bien equipada para proponer nuevas ideas "
Yan espera que este artículo pueda estimular una conversación sobre reacciones fundamentales en las celdas de combustible y comenzar un intercambio de ideas, lo que podría acelerar el avance en el campo.
"El escenario de mis sueños", dijo Yan, "es que algún día, vería mi celda de combustible de membrana de intercambio de hidróxido implementada en un automóvil"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad electroquímica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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