- Investigadora de la Facultad de Ciencias de la Electrónica desarrolla celdas de combustible de membrana de intercambio protónico, que utilizan hidrógeno como combustible.
Desarrollar nuevas fuentes de energía que sean eficientes y contribuyan a disminuir la contaminación del medio ambiente, es una de las principales tareas que científicos del mundo llevan a cabo hoy en día. En la BUAP, Beatriz Eugenia Graniel García, investigadora de la Facultad de Ciencias de la Electrónica (FCE), trabaja en el diseño y fabricación de una celda de combustible de membrana de intercambio protónico, que utiliza hidrógeno como combustible. Además de no generar emisiones de CO2, un vehículo que funcione con ésta es casi el doble más eficiente que uno a base de gasolina.
El proyecto, que forma parte del Programa para el Desarrollo Profesional Docente (PRODEP), consiste en fabricar un dispositivo capaz de convertir la energía química de un combustible en energía eléctrica. “La celda de combustible de hidrógeno produce energía eléctrica, agua y calor, por lo que se considera una fuente de generación libre de emisiones contaminantes, pues lo que se obtiene como producto es agua y calor”, explicó Beatriz Graniel García, doctora en Ingeniería Química, por la Universidad de Manchester, en Reino Unido.
Estas celdas de combustibles podrían ser utilizadas para el funcionamiento de aparatos electrónicos portátiles, como celulares, laptops y tabletas, así como automóviles y camiones, e incluso en sistemas estacionarios en los que servirían como fuentes de energía de respaldo para hospitales, escuelas y centros comerciales.
La investigadora explicó que la celda de combustible se compone de un ánodo y un cátodo, los cuales tienen platino como catalizador, así como un electrolito. “El dispositivo con el que trabajamos es de tipo PEM; es decir, utiliza una membrana de intercambio protónico como electrolito, de modo que al suministrarle el hidrógeno a través del ánodo se genera una reacción de oxidación, en la cual el hidrógeno se separa en protones y electrones; los protones pasan a través de la membrana y los electrones a través del circuito externo, lo que da como resultado una corriente eléctrica. En el cátodo, los protones y electrones se combinan con el oxígeno que se puede obtener del aire, produciendo agua y calor, pues es una reacción exotérmica”, precisó.
Al tratarse de fuentes de energía limpia, las celdas de combustible tipo PEM que utilizan el hidrógeno no generan emisiones de CO2, por lo que no se contamina el aire, además de ser silenciosas y confiables. Otras ventajas: están libres de procesos de mantenimiento al no contar con partes móviles; un vehículo que funcione con éstas es dos veces más eficiente que otro con un motor de combustión interna que funciona con gasolina.
A diferencia de una batería común que tiene un periodo de carga y descarga, estas celdas no almacenan energía y seguirán generando energía eléctrica mientras se les administre el combustible.
“Lo que hace que la celda funcione es el ensamble membrana-electrodo (MEA), el cual consiste en formar una sola pieza con el ánodo, el cátodo y la membrana, y es ahí donde ocurren las reacciones de oxidación y reducción, así como la generación de energía eléctrica”, señaló.
Graniel García informó que es posible fabricar diseños desde muy pequeños hasta grandes, dependiendo de las aplicaciones que se requieran, pues para que funcione un auto o un aparato electrónico es necesario hacer un apilamiento de las celdas, mejor conocido como “banco de celdas” o “stack”, para obtener la energía necesaria para cada caso.
“Los diseños propuestos cuentan con placas de grafito que funcionan como platos difusores y colectores de corriente, ya que contienen los canales de flujo por medio de los cuales se dispersa el hidrógeno gaseoso”, comentó.
Tras precisar que actualmente se trabaja en la creación de diferentes tipos de canales de flujo en los platos colectores, dio a conocer que con los diseños obtenidos se fabricará una monocelda y un banco de celdas, los cuales utilizarán MEAs comerciales, para llevar a cabo las pruebas experimentales.
Posteriormente, se pretende desarrollar líneas de investigación relacionadas con esta tecnología, como la síntesis de nuevos materiales catalíticos, materiales para membranas y convertidores de potencia para celdas de combustibles.
