Toyota Motor Corporation (TMC) y el Centro de Cerámica Fina de Japón han desarrollado una nueva técnica de observación gracias a la cual los investigadores pueden supervisar el comportamiento de las partículas nanométricas de platino en las reacciones químicas que se producen en las pilas de combustible, para poder observar los procesos que reducen la reactividad catalítica.
El platino es un catalizador esencial para las reacciones químicas que se producen entre el oxígeno y el hidrógeno en las pilas de combustible para generar electricidad. La menor reactividad es el resultado del “engrosamiento” de las nanopartículas de platino, un proceso por el cual aumenta el tamaño de las mismas pero disminuye su área superficial. Hasta ahora, sin embargo, no ha sido posible observar los procesos que dan lugar a ese “engrosamiento”, por lo que resultaba difícil analizar las causas subyacentes.
Gracias al nuevo método de observación, se pueden detectar los puntos del carbono portador donde el platino se engrosa, así como el voltaje generado durante el proceso de engrosamiento. El método también puede ayudar a determinar las distintas características de diversos tipos de materiales portadores. Este análisis global puede guiar la I+D hacia la mejora del rendimiento y la durabilidad del catalizador de platino, así como de la pila de combustible y, en consecuencia, abrir las puertas a una nueva generación más eficiente y duradera.
Las pilas de combustible generan electricidad a través de la reacción química del hidrógeno gaseoso que lleva el vehículo con el oxígeno del aire. Más concretamente, cada una de las celdas del sistema genera electricidad a partir de la reacción química entre el cátodo de oxígeno y el ánodo de hidrógeno, que produce agua como subproducto.
El método convencional de observación de nanopartículas de platino consiste en comparar en un punto fijo las partículas de platino antes de la reacción y después de la reacción. Mediante este método, se descubrió que, después de la reacción, las nanopartículas de platino eran más gruesas y presentaban una menor reactividad. No obstante, solo se pueden plantear hipótesis en cuanto a esta reducción, por la imposibilidad de observar los procesos que dan lugar a ese engrosamiento.
En cambio, la nueva técnica de observación emplea una nueva muestra observable de menor escala, que puede simular el entorno y las condiciones exactas que se producen en las pilas de combustible. Esto, junto con un nuevo método de aplicación de voltaje a las muestras montadas en un microscopio electrónico de transmisión, permite observar el proceso de engrosamiento en tiempo real, pudiendo estudiar todas las fases de la generación eléctrica.