Células de combustible más limpias

Un grupo de científicos de Rusia, Francia y Alemania ha desarrollado membranas sintéticas de intercambio de iones basadas en compuestos anfifílicos que pueden convertir la energía de las reacciones químicas en corriente eléctrica.

El nuevo avance, obra del equipo de K. N. Grafskaia, del Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MIPT), y D. A. Ivanov, de la Universidad Estatal de Lomonosov en Moscú, ambas entidades en Rusia, podría emplearse potencialmente en células de combustible, y en procesos de separación y purificación químicas.

Las células de combustible usan el mismo combustible que puede quemarse en motores de combustión interna convencionales para producir los mismos productos básicos, vapor de agua en el caso del hidrógeno, y vapor de agua con dióxido de carbono en el caso del combustible orgánico. Sin embargo, comparada con un motor tradicional, una célula de combustible tiene al menos dos ventajas. La primera de ellas es que el proceso tiene lugar a una temperatura más baja y sin varias de las emisiones dañinas, como los óxidos de nitrógeno. La segunda ventaja es que las células de combustible pueden tener un nivel de eficiencia mucho mayor. Los generadores de gasolina y gasóleo están limitados por las leyes termodinámicas (no permiten un coeficiente de eficiencia de más del 80 por ciento, por ejemplo), pero tales leyes no se aplican a las células de combustible.

En una serie de aplicaciones tecnológicas, las células de combustible suponen una buena oportunidad de reemplazar a los motores de combustión interna. Antes de que eso pase, sin embargo, se necesitará implantar una infraestructura especial, ya que el hidrógeno debe ser almacenado en algún lugar, y esto requerirá estaciones de reabastecimiento ("gasolineras") especiales, tuberías diseñadas para soportar altas presiones, y tanques de combustible igualmente apropiados). Se precisarán además varias mejoras para fabricar las propias células de combustible.

La molécula referida como A-Na. (Foto: Cortesía de los autores del estudio)

Elegir la membrana correcta es un paso muy importante en su mejora; el material del que esté hecha la membrana debe ser tan barato como sea posible, químicamente estable, y tecnológicamente avanzado; además, sus poros deben proporcionar una adecuada selectividad. A tal fin, los científicos del sector no examinan materiales de forma aleatoria sino que llevan a cabo experimentos muy específicos para crear nanoestructuras con propiedades predeterminadas.

El equipo de Grafskaia e Ivanov ha averiguado cómo formar poros, a partir de ciertas moléculas, para membranas de una célula de combustible, de tal manera que la apertura sea exactamente del diámetro preciso para su funcionamiento óptimo.

Las moléculas en cuestión, denominadas A-Na y Azo-Na, son sustancias muy prometedoras.

Información adicional