Esquema que resume diferentes fuentes de contaminación catiónica para PEMFC. Crédito: Revista de la Sociedad Electroquímica (2025). Doi: 10.1149/1945-7111/addd6a
Las celdas de combustible de hidrógeno son un candidato prometedor para reemplazar los motores de combustión interna, especialmente para vehículos de alta resistencia como camiones de larga distancia y carretillas elevadoras. En lugar de quemar combustible, el hidrógeno reacciona con oxígeno para producir electricidad de manera muy similar a una batería, al tiempo que crea emisiones de dióxido de carbono.
Pero a medida que funcionan las celdas de combustible, se contaminan por pequeñas partículas de metal cargadas positivamente, también conocidas como cationes metálicos, que pueden degradar su rendimiento. Estas partículas pueden provenir de cualquier lugar (impurezas en el hidrógeno, degradación de las partes metálicas de la célula, o incluso el aire, y son “malas noticias”, dice Chunghyuk Lee, ingeniero químico de la Universidad Metropolitana de Toronto.
“Se acumulan en las capas de catalizador de la célula y se interponen en el camino de la reacción química”, dice.
Para descubrir exactamente cómo se comportan exactamente estos cationes en una celda de combustible, Lee y sus colegas agregaron iones de cobalto a una celda de combustible y usaron la luz ultrab principal de la fuente de luz (CLS) canadiense en la Universidad de Saskatchewan para rastrear su movimiento a través de una versión simplificada de una celda de combustible. El trabajo es publicado En el Journal of the Electrochemical Society.
Usar la línea de haz bioxas en el CLS fue crítico para el experimento, dijo Lee, porque los cationes se mueven tan rápido que ningún otro dispositivo es lo suficientemente rápido como para registrar su movimiento. Utilizaron las medidas recolectadas en CLS para construir un modelo matemático para predecir qué tan lejos y qué tan rápido viajarían en una celda real en diferentes condiciones.
Descubrieron que los cationes eran particularmente móviles en condiciones más húmedas, que son comunes en las celdas de combustible y, por lo tanto, hacen que sea más difícil controlar los contaminantes. Y tendían a atascarse dentro de las capas de catalizador delgadas pero “retorcidas y tortuosas”, donde interfieren con las reacciones que producen electricidad.
Aprender más sobre cómo se comportan los contaminantes catiónicos en una celda de combustible debería ayudar a los científicos a desarrollar nuevos materiales y formas de administrar las celdas que reducen la contaminación o ayudan a eliminarla, por lo que la próxima generación de celdas de combustible durará más tiempo y operan de manera más eficiente, dijo Lee, 2023 Gideling de un premio de excelencia en el investigador de carrera temprana CLS.
“Necesitamos pensar en estrategias de materiales u estrategias de operación que puedan ayudar a estos cationes a alejarse del catalizador”, dijo.
Más información: Andre PC Lee et al, aclarar las propiedades de transporte de cationes en la red de membranas Nafion y electrodos a través de imágenes de fluorescencia de rayos X, Journal of the Electrochemical Society (2025). Dos: 10.1149/1945-7111/addd6a
Proporcionado por la fuente de luz canadiense
Cita: Seguimiento de cómo los contaminantes metálicos pequeños pueden asaltar una celda de combustible (2025, 16 de julio) recuperado el 16 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-tracking a tiny-metal-contaminants-foul.html
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