En el marco del proyecto C-MOF.Cell, investigadores del Instituto IMDEA Energía, la Universidad de La Laguna (Tenerife), la Universidad de Tartu (Estonia) y el Instituto Charles Gerhard Montpellier (Francia) han trabajado en nuevos materiales para el desarrollo de pilas de combustible más eficientes y asequibles.
Las pilas de combustible de membrana de intercambio protónico (PEMFC, por sus siglas en inglés) convierten el hidrógeno en electricidad con la emisión de agua como residuo, es decir, sin emitir contaminantes atmosféricos y utilizando fuentes renovables. Las PEMFC son menos pesadas y más compactas, lo que las hace óptimas para aplicaciones en dispositivos portátiles como los teléfonos inteligentes o el transporte.
Además, son capaces de acumular más carga, cargarse más rápidamente y funcionar durante periodos más largos de tiempo mientras reciba una entrada constante de hidrógeno, aunque su característica más destacada es su bajo impacto medioambiental. Sin embargo, presenta dependencia de metales preciosos muy escasos y costosos, como el platino. Por otro lado, es muy sensible a las condiciones de operación, como las variaciones en la temperatura, humedad o presión, lo que afecta a su durabilidad a largo plazo y limita su viabilidad en comparación con las tecnologías basadas en combustibles fósiles.
Proyecto C-MOF.Cell
En el marco del proyecto europeo C-MOF.Cell, la Unidad de Materiales Porosos Avanzados del Instituto IMDEA Energía ha desarrollado la síntesis de una clase de materiales conocidos como Metal-Organic frameworks (MOF). Los MOF desarrollados han mostrado el potencial de mejorar la conductividad protónica y la estabilidad de las membranas, abordando así uno de los principales problemas de las PEMFC.
Por su parte, la Universidad de Tartu y la Universidad de La Laguna se enfocan en sintetizar catalizadores libres de metales preciosos para reemplazar el platino en los electrodos de estas pilas, con el objetivo de mejorar la eficiencia y reducir costes de producción. Además, el Instituto Charles Gerhard Montpellier realiza el ensamblado y testado del dispositivo final, junto con estudios de simulación para identificar los mejores materiales en esta aplicación.
Entre los avances conseguidos, destaca el desarrollo de un MOF basado en bismuto y otro MOF composite basado en zirconio y potasio que han mostrado valores de conductividad protónica competitivos, similares a electrolitos comerciales. Los investigadores también han conseguido crear electrodos basados en metales de transición y materiales bidimensionales con una alta eficiencia sin usar platino.
Así, el proyecto C-MOF.Cell contribuirá al desarrollo de nuevas pilas de hidrógeno, en línea con las exigencias y prioridades establecidas por la Unión Europea a través de iniciativas como Horizonte 2020, que promueven el desarrollo de tecnologías limpias y sostenibles.