Catalizadores para celdas tipo pem

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Desarrollo de catalizadores para celdas de combustible
Propuesta de Proyecto de Investigación

La Ciudad Universitaria y la Energía

Responsable del proyecto : Dr. Pedro Roquero Tejeda Profesor de Carrera Titular A

Facultad de Química

Laboratorio de Ingeniería Electroquímica Conjunto E, L-222 Ciudad Universitaria, 04510 México D.F. Tel: 5622 5363 Fax: 5550 1572roquero@servidor.unam.mx

Propuesta FQ P Roquero 24/06/2005 _________________________________________________________________________________________________________

Desarrollo de catalizadores para celdas de combustible
Propuesta de Proyecto de Investigación

La Ciudad Universitaria y la Energía
Resumen
El objetivo de esta propuesta es desarrollar catalizadores para celdas de combustible, a través deestablecer métodos experimentales para sintetizar, caracterizar y probar materiales para los electrodos de este tipo de celda. Este proyecto de investigación tiene una duración prevista de dos años. La propuesta gira alrededor de la elaboración de materiales para electrodos (ánodo y cátodo) de un ensamble de celda de combustible. Para cada tipo de material se plantearán y desarrollarán los métodos desíntesis, las técnicas analíticas que permitan caracterizar sus propiedades y los procedimientos para probar su funcionamiento en celdas de combustible durante una operación prolongada, tanto de celdas individuales como de stacks. En el caso del compartimiento anódico, se estudiará la reacción de oxidación de metanol. Este hidrocarburo es un buen modelo del combustible que, en un futuro próximo,podrá ser utilizado en celdas galvánicas. Es un portador de hidrógeno que facilita el almacenamiento y transporte de combustible en fase líquida. El metanol puede considerarse un recurso renovable si se obtiene a partir de biomasa. En cuanto al cátodo, la reacción a estudiar es la reducción de oxígeno proveniente del aire. Estos sistemas serán estudiados en celdas de baja temperatura. Al finalizareste proyecto se habrá construído una estación de celdas de combustible con capacidad de 500 W, que servirá como base para un posterior escalamiento a mayor capacidad que contribuya a la electrificación de Ciudad Universitaria. Participarán tres estudiantes de maestría y uno de doctorado que deberán obtener el grado al concluir el proyecto (posgrado en ingeniería, UNAM).
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Propuesta FQ PRoquero 24/06/2005 _________________________________________________________________________________________________________

Justificación
La celda de combustible de hidrógeno tiene actualmente un grado elevado de desarrollo. Sin embargo, el hidrógeno molecular no se encuentra libre en nuestro planeta. Para utilizarlo como combustible a gran escala, es necesario primero producirlo en cantidadsuficiente. El hidrógeno es, por lo tanto, un vector de energía y no un recurso energético primario. La celda de combustible de metanol directo, que pueda operar a baja temperatura, está actualmente en proceso de desarrollo.1 En esta propuesta se plantea el uso de metanol como combustible. Esta es una especie orgánica de un átomo de carbón, portadora de hidrógeno, cuya oxidación total hasta CO2involucra la disociación de una molécula de agua y la extracción de 6 electrones, razón por la cual este combustible tiene una alta densidad de energía (por unidad de volumen en condiciones normales de presión y temperatura, fase líquida). Este trabajo contribuirá a sentar bases para, en el futuro, diseñar sistemas de oxidación anódica de metano en temperaturas bajas e intermedias, así como elaborarcatalizadores anódicos que permitan romper eficientemente enlaces carbón-carbón, con lo cual será posible el diseño de celdas de combustible, que operen en temperaturas bajas y medias y que funcionen con etanol u otros hidrocarburos provenientes de la biomasa.2 Como catalizadores para ánodos, se prepararán tres tipos de materiales soportados : platino-molibdeno sobre carbón, platino-tungsteno...
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