En el grupo de Laboratorio de Física de Fluidos,
estamos trabajando en varias líneas.
Una de las líneas es el estudio de pilas de combustible.
Las pilas de combustible
forman parte del desarrollo de las nuevas tecnologías alternativas
a las clásicas para generación de electricidad.
Estas pilas de combustible, son la versión moderna
de las pilas clásicas electroquímicas de wolkskrant,
y tienen los mismos elementos que aquellas pilas clásicas,
son dos electrodos y, entre los dos electrodos, hay un electrolito,
y se genera una corriente eléctrica,
mandada por la diferencia de potencial entre los dos electrodos.
Dependiendo de los materiales utilizados,
de los combustibles que se utilizan, de los reactivos,
hay diferentes tipos de pilas de combustible.
Una de ellas, que está suscitando mucho interés,
son las pilas de baja temperatura de membrana polimérica,
que son las que estamos trabajando nosotros.
Los problemas que aparecen
y que están limitando el desarrollo de esta tecnología
son debidos a problemas de materiales.
Los electrodos utilizados tienen un tiempo de vida que,
todavía, no es suficientemente largo, es decir, no es competitivo.
Y, además de eso, estas pilas de combustible
necesitan para su funcionamiento el uso de catalizadores.
Y ahí es, precisamente,
donde está trabajando nuestro grupo de investigación.
Hasta el momento presente,
el material que ha demostrado ser más eficiente, como catalizador,
en las pilas de combustible, ha sido el platino y sus aleaciones.
Pero el platino presenta un inconveniente,
y es que es un material escaso y, por lo tanto, caro,
y este hecho está limitando
la transferencia de la tecnología de las pilas de combustible
a una producción masiva de cara a la industria.
Es por ello que, en nuestro laboratorio,
hemos enfocado nuestras investigaciones
a disminuir la cantidad de platino
que incorporan los electrodos de la pila de combustible.
Para hacernos una idea, a los electrodos comerciales,
actualmente, se les incorpora una carga de platino
de 0,2 mg de platino por cada cm² de electrodo,
y nosotros hemos reducido esta cantidad una décima parte,
llegando así hasta cargas catalíticas
de 0,01 mg de platino por cada cm² de electrodo.
Esto ha sido posible debido a la técnica que utilizamos
para el depósito de estas partículas catalíticas sobre el electrodo.
Esta técnica, conocida como Electrospray o Electroautomización,
genera depósitos catalíticos de tipo fractal, muy abiertos,
en donde tenemos una gran superficie activa,
lo cual va a redundar en un gran aprovechamiento
del platino que estamos depositando.
Los electrodos catalíticos
generados por la técnica de Electrospray,
los podemos analizar gracias al microscopio electrónico de barrido
del que dispone nuestro laboratorio.
Por medio de él,
podemos analizar la estructura morfológica de nuestros electrodos,
en los cuales observamos que todos tienen una estructura dendrítica,
lo cual permite tener una mayor superficie catalítica activa.
También realizamos otro tipo de análisis post mortem,
para el cual han estado funcionando durante mucho tiempo
nuestros electrodos en una pila de combustible.
Esta técnica, como es destructiva,
nos permite ver cómo han evolucionado los compuestos
después de un largo tiempo de funcionamiento.
Una vez que hemos determinado
las características óptimas de los depósitos catalíticos,
podemos ya fabricar nuestros electrodos
y conjuntarlos con la membrana,
formando estos ensamblados membrana-electrodo.
Además, nuestro método permite hacer esto a diferentes escalas,
desde tamaños de laboratorio hasta tamaños más grandes ya,
que son de características comerciales.
Para cerrar el ciclo, estos ensamblados,
los probamos directamente en pilas de combustible
y los hacemos funcionar durante un número determinado de horas,
para ver las características del depósito,
cómo se mantienen en el tiempo.
Al cabo de mil, dos mil horas de uso,
estos ensamblados, se vuelven a analizar en el depósito
y se comprueba el grado de deterioro.
Los resultados obtenidos con nuestros ensamblados
están siendo ahora contrastados por grupos del DLR,
el Instituto Aeroespacial Alemán.
Estos resultados los hemos obtenido, además,
en colaboración con diferentes grupos de empresas y universidades,
en particular la empresa Yflow, en lo relativo al Electrospray,
y la empresa Ajusa, que nos ha proporcionado el hardware
para hacer el test a escala comercial.
Las ayudas que hemos recibido
para la realización de todas estas actividades,
son, sobre todo, de carácter público, de nuestro ministerio,
y nos han llevado a hacer una reciente solicitud de patente
y a la publicación de estos resultados
en las principales revistas de la especialidad.