Nanocatalizadores M-Pt para la reducción de oxígeno en Celdas de Combustible Poliméricas

La producción, almacenamiento y conversión de energías limpias se ha vuelto una de las alternativas a los combustibles fósiles. Dentro de estas alternativas algunas han ido tomando relevancia, particularmente aquellas que reducen los impactos ambientales negativos. Tal es el caso del hidrógeno, que puede ser empleado en celdas de combustible poliméricas (CCP). En estas celdas, el hidrógeno es utilizado como combustible en la parte anódica (Reacción de Oxidación de Hidrógeno, ROH) y el oxígeno gaseoso, que es alimentado en la parte catódica y que puede ser tomado directamente del aire y es empleado como oxidante (Reacción de Reducción de Oxigeno, RRO) para formar agua directamente y generar carga eléctrica. Sin embargo, estas dos reacciones se llevan a cabo a diferentes velocidades dentro de la CCP, siendo la RRO del orden de 3 a 5 veces más lenta que la ROH, lo cual es el mayor reto que estas celdas presentan. Para superar este inconveniente se emplean electrocatalizadores en la parte catódica.

Este trabajo de investigación científica reportó resultados de la síntesis de cinco electrocatalizadores (Ni₁₀₀-20Pt/C, Co₃₀Ni₇₀-20Pt/C, Co₅₀Ni₅₀-20Pt/C, Co₇₀Ni₃₀-20Pt/C y Co₁₀₀-20Pt/C) así como de la actividad electrocatalítica para la RRO calculada mediante los resultados arrojados por caracterización electroquímica. Mediante el empleo de simulación computacional se logró un mayor entendimiento de las interfaces electroquímicas y de los fenómenos de superficie asociados a la RRO, los cuales fueron los causantes de la buena actividad electrocatalítica que presentaron los cinco electrocatalizadores. Se corroboró el buen desempeño de 2 de los cinco electrocatalizadores empleados como cátodos en  la CCP.

Los resultados presentados en este trabajo de investigación demostraron que la composición de los electrocatalizadores es el factor determinante en la actividad electrocatalítica de los mismos y que la presencia de metales de transición como Co y Ni interactuando con Pt pueden disminuir o aumentar respectivamente las propiedades catalíticas de los electrocatalizadores.

Ernesto Flores Rojas (Noviembre de 1981) nació en la Ciudad de México. Obtuvo el título de Ingeniero en Metalurgia y Materiales por la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas del Instituto Politécnico Nacional (ESIQIE-IPN) en el año 2004; el grado de Maestro en Ciencias en Ingeniería Metalúrgica por la misma institución en el 2007, y el grado de Doctor en Ciencias en el  programa de Nanociencias y Nanotecnología del CINVESTAV-IPN en el 2018 (bajo la dirección de los investigadores Omar Solorza Feria y Juan Francisco Pérez Robles). Durante sus estudios de posgrado ha trabajado ampliamente en el campo de la investigación de materiales, síntesis, caracterización y aplicación.