El equipo de WUSL desarrolla un catalizador de doble función para pilas de combustible renovables estandarizadas

Un equipo de la Universidad de Washington en St. Louis (WUSL) ha avanzado Un catalizador de electrodo de oxígeno de función dual en una pila de combustible renovable estandarizada (URFC). Se publicó un artículo sobre su trabajo en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).

Las celdas de combustible renovables estandarizadas (URFC) combinan las funciones de un electrolizador y una celda de combustible en una sola celda / pila, lo que permite reducir el peso, el tamaño y el costo de capital. En teoría, los URFC ofrecen una serie de beneficios para aplicaciones terrestres, aeroespaciales y militares, que incluyen un bajo impacto ambiental y una alta densidad de energía.

Sin embargo, para ser realmente eficaz, el URFC necesita disparadores bifuncionales. Esto significa que, en el modo de electrolizador, los catalizadores deberían facilitar la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno, y en el modo de pila de combustible, deberían facilitar su recombinación en el agua.

En contraste con el electrodo de hidrógeno, donde el platino es un catalizador bifuncional eficiente, es muy difícil seleccionar un catalizador adecuado para el electrodo de oxígeno debido a la lenta cinética de reducción de oxígeno y desprendimiento de oxígeno.

—Pralay Gein, primer autor

El equipo finalmente identificó y desarrolló Pt-Pyrochlore (Pt-Pb.).₂Ro₂NS_7-Q), un compuesto de platino y percloroetano de plomo, que produjo una alta funcionalidad binaria.

El índice de función binaria (BI) es una medida de la capacidad de un catalizador para facilitar las direcciones de avance y retroceso de la reacción. Kritika Sharma, estudiante de doctorado en ingeniería, dijo que el índice debería ser bajo. Cero, idealmente. Este nuevo catalizador tiene un índice bifuncional de 0,56 V, muy bajo en comparación con otros catalizadores informados.

Cuando se usó en un URFC desarrollado en laboratorio, el catalizador permitió una eficiencia energética de ida y vuelta (RTE) del 75%, la mayor eficiencia de ida y vuelta reportada en este tipo de URFC.

Con una eficiencia tan alta, los URFC serían adecuados para aplicaciones como submarinos, drones, naves espaciales y estaciones espaciales, así como para el almacenamiento de energía fuera de la red.

recursos

• Pralay Jain, Solai Saha, Shinkuan Liu, Kritika Sharma, Vijay K. Ramani (2021) «Una celda de combustible renovable de alto rendimiento estandarizada de AEM que utiliza Pt-pirocloro como electrocatalizador de oxígeno bifuncional» procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias 118 (40) e2107205118; dui: 10.1073 / pnas.2107205118