La investigación prueba el uso de niobio como catalizador de pila de combustible
José Tadeu Arantes | Agência FAPESP – Brasil es el mayor productor mundial de niobio, concentrando aproximadamente el 98% de las reservas activas del planeta. Utilizado en la composición de aleaciones metálicas, especialmente acero de alta resistencia, este elemento químico tiene un espectro casi ilimitado de aplicaciones tecnológicas, que van desde teléfonos celulares hasta turbinas de aviones. Pero prácticamente toda la producción brasileña está destinada a la exportación, en forma de productos básicos .
Otra sustancia que el país tiene en grandes cantidades pero poco utilizada es el glicerol, un subproducto de las reacciones de saponificación de aceites o grasas en la industria del jabón y detergente o reacciones de transesterificación en la industria del biodiesel. En este caso, la situación es aún peor, porque el glicerol a menudo se trata como un desperdicio, difícil de descartar.
Un estudio en la Universidad Federal de ABC (UFABC) combinó niobio y glicerol en una solución tecnológica prometedora: la producción de celdas de combustible. La investigación fue publicada como un artículo de portada por la revista ChemElectroChem : Niobio mejora la actividad electrocatalítica de Pd en celdas de combustible alcalinas de glicerol directo .
“En principio, la célula funcionará como una batería alimentada con glicerol para recargar dispositivos electrónicos pequeños, como teléfonos celulares o computadoras portátiles, y puede usarse en regiones donde no hay línea de transmisión eléctrica. Entonces, la tecnología se puede adaptar para alimentar automóviles e incluso casas pequeñas. No hay límites para las aplicaciones a largo plazo ”, dijo a FAPESP Felipe de Moura Souza , primer autor del artículo. Souza tiene una beca FAPESP en el modo Doctorate Direct .
La célula convierte en energía química la energía química de la reacción de oxidación de glicerol [C3H8O3] en el ánodo y la reducción de oxígeno [O2] del aire en el cátodo, lo que resulta en una operación completa, dióxido de carbono y agua [ver, en la figura, el representación esquemática del proceso]. La reacción total es C3H8O3 (líquido) + 7/2 O2 (gas) → 3 CO2 (gas) + 4 H2O (líquido).
“El niobio [Nb] ingresa al proceso como cocatalizador, apoyando la acción del paladio [Pd], utilizado como ánodo en la celda de combustible. La adición de niobio permite reducir a la mitad la cantidad de paladio, lo que reduce el costo de la célula. Al mismo tiempo, aumenta significativamente su poder. Pero su principal contribución es reducir el envenenamiento electrocatalítico del paladio, como resultado de la oxidación de intermedios fuertemente adsorbidos como el monóxido de carbono, en el funcionamiento a largo plazo de la célula «, explicó Mauro Coelho dos Santos , profesor de la UFABC, asesor del doctorado directo de Souza. y coordinador del estudio en cuestión.
Desde un punto de vista ambiental, que más que nunca debería ser un factor determinante en las elecciones tecnológicas, la celda de combustible alimentada con glicerol se considera una solución virtuosa, ya que puede reemplazar a los motores de combustión basados en combustibles fósiles.
Además de Souza y Santos, el estudio contó con la asistencia de Paula Böhnstedt , apoyada por FAPESP con una beca de iniciación científica , por Victor dos Santos Pinheiro , apoyada por FAPESP con una beca de doctorado , por Edson Carvalho da Paz , apoyada por Luanna Silveira Parreira , apoyada FAPESP con beca posdoctoral y Bruno Lemos Batista , apoyado por FAPESP con Asistencia a Jóvenes Investigadores .