Un trabajo internacional en el que participan investigadores del CONICET reveló que los campos magnéticos mejoran el rendimiento de motores que emplean combustibles limpios. Es una buena noticia para el impulso de autos y trenes que emplean combustibles limpios.
Un reciente estudio publicado en Nature Communications, en el que colaboraron investigadores del CONICET y de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) en Suiza, sugiere que la eficiencia en el uso y la producción de hidrógeno y otros combustibles verdes podría mejorar mediante el uso de campos magnéticos.
Estos combustibles, conocidos también como limpios por ser respetuosos con el medio ambiente, se utilizan cada vez más en vehículos como autos y trenes.
«En nuestro estudio, demostramos que la aplicación de campos magnéticos en sistemas electroquímicos puede mejorar significativamente el transporte de reactivos hacia el sitio de reacción, lo que conduce a una mayor eficiencia en los procesos utilizados para la producción y el uso de combustibles sostenibles», explicó Priscila Vensaus, primera autora del estudio y becaria doctoral del CONICET en el Instituto de Nanosistemas de la Escuela de Bio y Nanotecnologías, de la Universidad de San Martín (UNSAM).
Vensaus explicó que al colocar un imán cerca de una celda se puede generar un movimiento en la solución similar a la agitación.
«En nuestro estudio, demostramos que la aplicación de campos magnéticos en sistemas electroquímicos puede mejorar significativamente el transporte de reactivos hacia el sitio de reacción»
Priscila Vensaus, investigadora del CONICET y la UNSaM.
«Esto resultó especialmente beneficioso para la reacción de reducción de oxígeno, que es una reacción clave en las celdas de combustible utilizadas, por ejemplo, para la generación de energía a partir de hidrógeno», agregó la becaria doctoral del CONICET.
Combustibles verdes y escasez de metales
Cada vez más se buscan formas limpias de energizar el mundo, pero la tarea se vuelve muy desafiante debido a la escasez de metales preciosos que se utilizan como electrocatalizadores para acelerar la conversión de energía de pequeñas moléculas en combustibles.
“Necesitamos encontrar formas de utilizar materiales más accesibles para realizar funciones químicas complejas. La solución radica en imitar lo que la naturaleza hace tan inteligentemente: utilizar precisión atómica y procesos controlados a escala nano, aprovechando el espín de los electrones para transmitir información», explicó Magalí Lingenfelder, coordinadora científica de la red de científicos argentinos en Suiza (RCAS) y directora del estudio realizado en la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), Suiza.
Existen muchas incógnitas sobre cómo mejorar la eficiencia de los procesos de producción de combustibles sostenibles. Sin embargo, “nuestro estudio permitió comprender los procesos fundamentales que ocurren al aplicar un campo magnético, el cual afecta universalmente a cualquier carga, permitiendo así controlar el flujo de reactivos y productos hacia y desde el catalizador”, agregó Lingenfelder.
“Comprender estos mecanismos nos ayuda a identificar las condiciones ideales para aplicarlos y maximizar su efecto. Por ejemplo, en nuestras pruebas de laboratorio, logramos una mejora del 50% en la eficiencia de la reacción de reducción de oxígeno”, concluyó la científica.
Reacciones químicas para producir hidrógeno
El estudio internacional se centró en la electrocatálisis, un proceso en el que se utilizan ciertos materiales, llamados catalizadores, para facilitar reacciones químicas que ocurren en presencia de electricidad e inducir cambios químicos en sustancias; como por ejemplo convertir agua en hidrógeno y oxígeno.
El catalizador actúa como un ayudante que acelera esta conversión, permitiendo que la reacción ocurra más rápido y con menos energía.
La electrocatálisis se utiliza en procesos como la electrólisis, en el que la electricidad se emplea para dividir el agua (H2O) en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2). Esta técnica es importante porque permite obtener hidrógeno de manera limpia y sostenible, utilizando -además- energía renovable como la solar o la eólica para llevarla a cabo.
El hidrógeno se considera el combustible del futuro debido a su capacidad para almacenar energía de manera eficiente y sin generar emisiones de carbono al convertirse nuevamente en electricidad, produciendo solo agua como subproducto.
Aunque la tecnología del hidrógeno está en desarrollo, ya hay empresas que venden autos y trenes que funcionan con este combustible.
Sin embargo, uno de los desafíos actuales radica en mejorar la eficiencia de los procesos de electrólisis para producir hidrógeno de manera más limpia, sin recurrir a métodos contaminantes.
En la industria de combustibles verdes, los métodos tradicionales de electrocatálisis a menudo enfrentan dificultades para transportar los reactivos de manera óptima hasta la superficie del catalizador, lo que afecta la eficiencia general de la reacción y ralentiza el avance hacia soluciones de energía limpia.
«Claramente, la industria tiene gran interés en este campo y ya contamos con proyectos en colaboración con la industria automotriz europea que busca descarbonizarse”, indicó Lingenfelder.
