Científicos suecos encuentran cómo frenar la degradación en pilas de combustible

Un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia) ha desarrollado un método para estudiar y comprender la degradación de las pilas de combustible a lo largo del tiempo. Este descubrimiento representa un paso crucial hacia la creación de pilas de combustible más eficientes y duraderas, una condición esencial para que los vehículos de hidrógeno se conviertan en una alternativa viable a sus contrapartes de combustión.

El hidrógeno está emergiendo como una alternativa de combustible cada vez más atractiva, especialmente para vehículos pesados. A diferencia de los vehículos eléctricos con baterías, los vehículos impulsados por hidrógeno no dependen de la red eléctrica y solo emiten vapor de agua como residuo. Si el hidrógeno se produce utilizando energía renovable, el proceso es completamente libre de emisiones de dióxido de carbono.

Sin embargo, a pesar de sus ventajas, los vehículos que utilizan pilas de combustible de hidrógeno enfrentan un desafío significativo: la vida útil relativamente corta de sus componentes, como los electrodos y las membranas, que se degradan con el tiempo.

Degradación

Para abordar este problema, los científicos de Chalmers han desarrollado un nuevo método que permite rastrear una partícula específica dentro de la pila de combustible durante su uso, con el fin de estudiar los factores que afectan su envejecimiento. A través de la observación meticulosa de una pila de combustible completa, desmontada a intervalos regulares, los investigadores utilizaron microscopios electrónicos avanzados para seguir cómo el electrodo del cátodo se degrada en áreas específicas durante los ciclos de uso. Este enfoque difiere de los estudios anteriores, que se habían centrado en "semi-celdas" bajo condiciones que no reflejaban con precisión las de una pila de combustible real.

Los resultados sorprendieron. "Se había asumido previamente que el rendimiento se vería afectado al desmontar y estudiar la pila de combustible de la manera en que lo hemos hecho, pero resultó que esta suposición no es correcta, lo cual es sorprendente", afirmó Björn Wickman. El nuevo método permitió a los investigadores explorar la degradación del material tanto a nivel nano como micro, y determinar con precisión cuándo y dónde ocurre esta degradación, proporcionando información valiosa para el desarrollo de pilas de combustible con una vida útil más prolongada.

Linnéa Strandberg, estudiante de doctorado en Chalmers y colaboradora en el estudio, ha destacado la importancia de poder seguir una partícula específica dentro de un área determinada de la pila de combustible. "Poder seguir una única partícula seleccionada en un área específica proporcionó una comprensión mucho mejor de los procesos de degradación. Un mayor conocimiento de estos es un paso importante hacia el diseño de nuevos materiales para pilas de combustible o para ajustar el control de la pila de combustible," explicó.

Durabilidad y eficiencia

Actualmente, la industria estima que un camión necesita poder soportar entre 20.000 y 30.000 horas de conducción a lo largo de su vida útil, una meta que los camiones de hidrógeno con pilas de combustible aún no han alcanzado.

Con esta nueva metodología, los investigadores de Chalmers han sentado las bases para el desarrollo de pilas de combustible más duraderas y eficientes. "Ahora sabemos más sobre los procesos que ocurren en la pila de combustible y en qué momento de su vida útil se presentan. En el futuro, el método se utilizará para desarrollar y estudiar nuevos materiales que puedan prolongar la vida útil de las pilas de combustible" concluyó Björn Wickman.