Energía a lo grande con nanoestructuras

Por Felipe Sánchez Banda

Saltillo, Coahuila. 16 de junio de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- El Departamento de Procesos de Transformación del Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) explora el uso de la nanotecnología para el desarrollo de celdas de combustible más eficientes y económicas, ofreciendo una contribución y posible solución a uno de los problemas de las energías alternativas en la actualidad.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, la doctora Diana Morales Acosta, investigadora del Departamento de Procesos de Transformación del CIQA, explicó la importancia de las nanoestructuras y cómo son utilizadas para desarrollar tecnología para impulsar energías alternativas, además de los proyectos que trabaja la institución en torno a este tema.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Qué es una nanoestructura?

Diana Morales Acosta (DMA): Son estructuras, arreglos o parte de algo con dimensiones moleculares, donde una de las dimensiones es menor a 100 nanómetros (nm). Estas estructuras pueden ser modificadas químicamente para cambiar sus propiedades, dando lugar a aplicaciones específicas.

AIC: ¿Cómo pueden utilizarse las nanoestructuras en las energías alternativas? Específicamente en las celdas de combustible.

DMA: Pueden ser parte de los componentes críticos en los dispositivos generadores de energía. Por ejemplo, en celdas de combustible, pueden formar parte de los electrodos que están compuestos por un sistema catalizador-soporte, o bien en las membranas que se utilizan para intercambiar protones; esto con el propósito de mejorar su desempeño en las celdas de combustible.

AIC: ¿Cuál es la importancia de desarrollar estas tecnologías en México?

DMA: México tiene un alto potencial en energías alternativas, de hecho su implementación está considerada en la actual reforma energética. Particularmente, en el área de tecnologías del hidrógeno, se tiene gran cantidad de potencial humano con conocimiento en diversas áreas para contribuir en nuevos desarrollos relacionados a los componentes para estos sistemas. Una de las ventajas de poder tener estas tecnologías en el país es que pueden ser una forma de generación de energía en regiones alejadas, donde el acceso de la energía eléctrica es limitado.

AIC: ¿Qué investigaciones están desarrollando en CIQA respecto a este tema?

DMA: Actualmente estamos trabajando en la síntesis de nanomateriales para electrodos, catalizadores y soportes de catalizadores basados en carbono, catalizadores metálicos y aleaciones, con morfologías o estructuras diversas que poseen alta actividad catalítica para las reacciones que ocurren en celdas de combustible de intercambio protónico.

También en la síntesis de polímeros estirénicos u otros, que puedan ser una alternativa de menor costo a las membranas comercialmente disponibles. Este último fue iniciado por el doctor Roberto Benavides, y se han sumado otros investigadores y estudiantes de posgrado del CIQA, contribuyendo a la generación de resultados prometedores en el área de membranas.

AIC: ¿Qué resultados han obtenido hasta el momento de estos proyectos?

DMA: Se ha logrado obtener materiales que poseen una alta estabilidad química o electroquímica, en el caso de los electrodos; y en el caso de las membranas, materiales poliméricos que tienen propiedades mecánicas y fisicoquímicas adecuadas para su uso como membranas. El siguiente paso es evaluarlos en un sistema de celda de combustible, donde sea posible medir su desempeño y durabilidad bajo condiciones muy específicas.

AIC: ¿Por qué aún resulta costosa esta tecnología a pesar que se está desarrollando desde hace años?

DMA: Las celdas de combustible utilizan platino (Pt) como material de los electrodos, mientras que en la membrana se utilizan polímeros perfluorados. Ambos representan entre 40 a 60 por ciento del costo total del sistema, por lo que es necesario buscar materiales alternativos con alto desempeño en celda, pero también deben ser estables química y térmicamente, durables y de menor costo, para que puedan representar una opción viable a los disponibles comercialmente.

AIC: ¿Cuál es el futuro en este tema?

DMA: La tecnología de las celdas de combustible prevé muchos beneficios en la generación de energía en diversos sectores como transporte y aplicaciones estacionarias, con lo que se podrían alcanzar los niveles de calidad del aire, de acuerdo a los estándares requeridos, no solo en México, también a nivel mundial. Se considera también su uso en combinación con otros sistemas de generación como los eólicos o solares.

Considero que el mayor impacto se verá reflejado en la industria automotriz, donde ya existen vehículos operando con hidrógeno y deberá ir en expansión. Sin embargo, la participación de la población y el sector gubernamental son fundamentales para detonar su aplicación masiva; por un lado, gestionar políticas públicas que promuevan su uso y también concienciar a la población sobre las ventajas de esta tecnología.

Está la invitación abierta a quien desee trabajar y colaborar en el tema y agradezco la oportunidad de difundir nuestro trabajo en este tipo de foros.

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