Con el uso de catalizadores bimetálicos –compuestos por oro y cobre– se podría oxidar el monóxido de carbono (CO) que se produce cuando se obtiene hidrógeno a partir de alcoholes reformados.
Las celdas de combustible que permiten usar este compuesto en vehículos, como una alternativa ecológica a los combustibles fósiles, son usualmente afectadas por la presencia de CO.
“Este compuesto envenena el polo positivo de platino de la celda dejándola obsoleta después de un tiempo”, explica Juan David Arévalo Arias, magíster en Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.), por lo que el objetivo del trabajo era establecer un proceso previo al ingreso del gas a la celda de combustible, para eliminar ese CO mediante un catalizador.
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La idea era conseguir oxidar el CO convirtiéndolo en dióxido de carbono (CO2), un componente que no envenena la celda y permite utilizar por más tiempo esta tecnología, que ha ganado popularidad entre los investigadores del país desde que en 2015 Toyota lanzara en el mercado de EE. UU. los primeros carros que la implementan.
“En estos vehículos el hidrógeno combustible entra a la membrana de la celda, en donde hay un ánodo –que generalmente es de platino– y un cátodo. En el ánodo, el hidrógeno se divide en un electrón y un protón, mientras que por el otro lado ingresa el oxígeno, que se convierte en carga negativa, lo que genera un diferencial de potencia y de voltaje que permite generar un circuito eléctrico que suministra la potencia necesaria para movilizar el vehículo”, indica el investigador.
Ahorro considerable
Los carros producidos por Toyota usan el hidrógeno en estado puro para no afectar las celdas, lo que incrementa considerablemente los costos.
“Queremos facilitar el acceso a este combustible. Estamos hablando de un ahorro de más de 3.000 veces su costo actual”, lo que lo haría muy competitivo frente a combustibles de fuentes fósiles, afirma el magíster. Al respecto, explica que el hidrógeno puro tiene un costo actual que ronda los 0,21 dólares por milla recorrida, mientras que combustibles tradicionales como la gasolina tienen un costo aproximado de 0,13 dólares por milla recorrida.
Por lo que, después de una revisión del estado del arte que les permitió identificar los materiales que se han empleado para realizar la oxidación, optaron por utilizar oro y cobre como fases activas para los catalizadores, además de la combinación de estos dos metales.
“Sin embargo en la revisión no encontramos cuál era la mejor forma de adicionar el cobre, si desde la preparación inicial del soporte o como una impregnación sobre toda la superficie una vez preparada. Así que decidimos comparar los dos métodos con dos catalizadores bimetálicos”, explica el investigador Arévalo.
Se prepararon seis materiales catalíticos que se evaluaron en la reacción de oxidación preferencial de CO, en un intervalo de temperaturas de 30 a 300 °C a presión atmosférica, donde el Au-CuOx/CeZr (cobre impregnado) presentó el mejor desempeño catalítico alcanzando conversiones de CO de 93 % durante 118 horas.
El investigador destaca que su trabajo, dirigido por los profesores Luis Fernando Córdoba Castrillón y Julio César Vargas Sáenz, del Departamento de Ingeniería Química y Ambiental de la Facultad de Ingeniería de la U.N., fue totalmente realizado en el país, desde las pruebas de caracterización, la preparación de los soportes y de los catalizadores, hasta el proceso de evaluación.
Un desarrollo que puede ser aplicado no solo en el sector del transporte sino en todas las industrias que presenten problemas con la presencia de CO. Incluso, según explica el investigador, podría tener potencial para eliminar el etileno de las frutas.
Con información de
Agencia de Noticias U.N.
