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El grupo de investigación “Películas y partículas Nanoporosas” (NFP) de la Universidad de Zaragoza y miembro del Instituto Universitario de Nanociencia de Aragón (INA) trabaja en el diseño de un nuevo dispositivo: la llamada pila de hidrógeno, que consigue electricidad a partir de combustibles renovables. El objetivo, reducir en un 20% las emisiones de CO2 a la atmósfera. Este proyecto de ámbito internacional se llama Zeocell, ha sido presentado en el último congreso de la Sociedad Americana para el Avance de la Ciencia en EE UU, y se enmarca dentro de los objetivos trazados por la Unión Europa que deberían convertirse en una realidad a partir de 2020.
Las Pilas de Combustible de Membranas Intercambio de Protones (PEMFC) de Alta Temperatura constituyen hoy en día una de las tecnologías más prometedoras para generar directamente electricidad de un modo eficaz y mediombientalmente sostenible, a partir de combustibles como hidrógeno o alcoholes como metanol o etanol.
Entre las aplicaciones factibles de esos dispositivos se encuentran las estacionarias, es decir no vinculadas al transporte, y dentro de éstas, como generadores de potencia y calor, no sólo a nivel industrial sino también a mediana y pequeña escala. Es decir, podrían ser utilizadas en zonas residenciales, hospitales, colegios para generar directamente energía eléctrica a partir de combustibles renovables.
Sin embargo, un punto clave para que esta tecnología sea competitiva con las ya existentes y por tanto pueda ser utilizada de forma masiva es el disponer de materiales para preparar membranas capaces de operar a altas temperaturas (superiores a 120ºC) manteniendo sus prestaciones de calidad, y obviamente hacerlo bajo un proceso de fabricación fácilmente escalable y de bajo coste. Este es el auténtico desafío tecnológico del proyecto.
El grupo de investigación NFP de la Universidad de Zaragoza, reconocido como grupo de excelencia por el Gobierno de Aragón y miembro del Instituto Universitario de Nanociencia de Aragón (INA), no sólo participa en este proyecto internacional en el que colaboran siete equipos de cinco países, sino que también actúa como coordinador del mismo.
Ésta es una de las razones por las que el grupo zaragozano ha sido invitado a asistir estos días al congreso anual que celebra la Sociedad Americana para el Avance de la Ciencia (AAAs, por sus sigolas en inglés) en Chicago (EE UU), y que, con más de 10.000 asistentes y 175 simposiums, representa uno de los eventos científicos más destacados en Estados Unidos.
María Pilar Pina, doctora en Ciencias por la Universidad de Zaragoza y coordinadora del proyecto junto a Jesús Santamaría, ha sido la encargada de exponer en el congreso norteamericano los avances obtenidos con el proyecto “Zeocell”. Este nombre es el acrónimo en inglés de Membranas nanoestructuradas basadas en materiales compuestos de polímeros, líquidos iónicos y zeolitas para ser utilizadas como electrolitos en pilas de combustible de intercambio de protones de alta temperatura.
“Nuestro proyecto propone desarrollar sistemas donde la conversión de energía sea más eficiente y nos hemos decantado por las Pilas de Combustible de Membranas de Intercambio de Protones de Alta Temperatura. Se trata de un dispositivo electroquímico, en el que se transforma la energía química que contiene en combustible (hidrógeno y alcoholes como metanol y etanol) directamente en energía eléctrica.
El funcionamiento de estos sistemas difiere de las “pilas” que utilizamos en los dispositivos electrónicos, ya que las primeras siempre que sean alimentadas con “combustible” (de ahí el nombre) y aire suministran potencia eléctrica”, apunta la experta, profesora titular del Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente.
Membranas nanoestructuradas
Uno de los propósitos de este proyecto es lograr que el corazón de esta Pila de Combustible reúna una serie de características especiales que le permitan trabajar con eficacia a temperaturas elevadas, desde 120º a 200º centígrados, con unas prestaciones importantes. “El objetivo final es el desarrollo de una membrana nanoestructurada, para lograr un material con buena conductividad, baja permeabilidad de reactantes, durabilidad, estabilidad química, térmica y mecánica, además de una fácil fabricación y bajo coste”.
Otro de los puntos considerados claves para facilitar el despliegue de esta tecnología es conseguir un suministro de hidrógeno no a partir de combustibles fósiles, como el petróleo, o gas natural, sino a partir de energías renovables, como la fotovoltaica, la solar y la eólica.
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Más información:
Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC) y otros centros internacionales han logrado fabricar este silicato cristalino con poros extra grandes mediante la expansión y conexión de cadenas de sílice. Este material tiene aplicaciones en procesos de descontaminación y catalíticos.
A esta química canaria suelen presentarla como "la regeneradora de huesos" porque es una apasionada especialista en materiales cerámicos con aplicaciones potenciales en biomedicina. Estudió en la Universidad Complutense de Madrid y allí sigue desempeñándose como profesora emérita. En esta entrevista explica cómo pasó de los superconductores y de trabajar con físicos a colaborar con médicos.
