Desarrollan materiales para celdas de combustible de hidrógeno

 
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celda

02 de junio de 2015

Manizales, jun. 02 de 2015 – Agencia de Noticias UN- Un total de siete materiales, basados en el mineral conocido como manganita, fueron desarrollados en la U.N. Sede Manizales. El objetivo: reducir costos en la elaboración de celdas de combustible.

Para producir energía eléctrica, dichos sistemas utilizan hidrógeno, el elemento químico más abundante en el universo, y generan agua como subproducto, por lo cual se encuentran en la categoría de energías limpias y renovables. Además, poseen una gran cantidad de aplicaciones en la industria automotriz, aérea y de pequeños electrodomésticos.

Una celda de esta clase alcanza una eficiencia energética de entre el 70 % y el 80 %, mientras que, por ejemplo, una celda solar solo logra el 14 %.

“Las primeras se elaboraron con platino, material que, junto al oro, es costosos y escaso, sin embargo cuenta con propiedades excelentes. Por lo tanto, tener una celda de combustible de platino en una casa estaría fuera del alcance, de ahí que se busquen otros materiales”, señala el ingeniero físico Harby Alexander Martínez, quien realizó la investigación.

Los materiales tipo manganita se pueden usar como aislantes o como semiconductores, es decir, que permiten la circulación de corriente eléctrica.

“Quisimos trabajar con la celda más eficiente, pero esto implica ciertos gastos de energía, pues los materiales tienen que subir a cerca de 800 grados centígrados, y lo que se busca es disminuir esas temperaturas de trabajo. Con el fin de alcanzar dicho objetivo se investigaron las manganitas, mineral que por sus propiedades hace posible que las celdas sean más accesibles, de manera que la gente las pueda obtener para su hogar”, explica.

Aunque esta área ha sido trabajada por varios grupos de investigación del país, en general es poco explorada por ser muy novedosa.

La tesis de maestría del ingeniero Martínez dio como resultado la obtención de siete materiales para este propósito, cinco de los cuales no se encuentran en los reportes sobre el tema. Estos fueron conseguidos mediante métodos de reacción de estados sólidos, desarrollados en el Laboratorio de Física del Plasma de la U.N. Sede Manizales.

Luego se realizó un proceso de caracterización estructural, química y eléctrica de las muestras. Esta última labor se adelantó junto al personal del Laboratorio de Materiales Nanoestructurados de la Sede Manizales, aunque con ciertas limitaciones, ya que en el país no se cuenta con la tecnología adecuada para realizar pruebas en un rango ideal de temperatura entre 700 y 800 grados centígrados.

“Lo más importante es que se obtuvieron tres materiales con características semiconductoras intermedias y dos materiales semiconductores bastante altos y con energías de activación muy pequeñas, lo que indica que se necesita muy poca energía para que los electrones estén en movimiento”, expresa el joven investigador.

De esta manera, se concluyó que los materiales hallados posiblemente se pueden utilizar en la celda de combustible, sustituyendo el platino y cumpliendo la labor de los electrodos (ánodo y cátodo, como los de las pilas comunes) y el electrolito (sustancia que se comporta como un medio conductor iónico), partes en las que ocurre la reacción electroquímica en la que se utiliza hidrógeno y oxígeno (ver foto 2).

Para Johans Restrepo Cárdenas, profesor de la Universidad de Antioquia y jurado durante la sustentación de la tesis de Martínez, este fue un trabajo que tomó algo más de dos años, con mucha labor de laboratorio, donde se logró la producción y caracterización de los materiales necesarios para construir la celda.

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