#GaiNagusiak

UPV/EHUko ikertzaile batek erregai-pila eraginkorragoak egitea lortu du katalizatzaile berri bati esker

Noiz argitaratua: 08/05/05 | Kategoria: Ikerketa | Gaiak: #Orokorrak #Fisika, Kimika eta Matematika #Ingurumena #Teknologia
 Tesiaren egilea, José E. Barranco Riveros

Metanol-pilak erregai fosilen beste aukera eraginkor eta jasangarri bat dira, baina oraindik ez dira ekonomikoki errentagarriak. UPV/EHUko kimikari den José E. Barrancok metanol-pila merkeagoak garatu ditu bere doktore-tesian.

Azken hamarkadetan, klimaren aldaketaren eta horrek gure planetan dituen ondorioen eraginez, areagotu egin da zientzialariengan ordezko energiak garatzeko interesa. Izan ere, egungo merkatuan nagusi diren erregai fosilak gero eta urriagoak dira, eta emisio kutsatzaile asko sortzen dute. Horregatik, energia berriztagarrien arloan, komunitate zientifikoa ahalegin handia egiten ari da erregai-pilen ikerketan. Pila horiek elektrizitatea sor dezakete, erregai baten eta oxigenoaren arteko erreakzio kimikoari esker.

Erregai-pilak ordezko energien artean lehiakorrak izateko, zenbait aurrerapen lortu behar dira lehendabizi hainbat arlotan. Ikerketa-lerro horietako bat katalizatzaile berrien garapena da, hau da, elektrizitatea sortzeko ezinbestekoa den erreakzio kimiko hori azkartuko duten substantzien garapena. Arlo horretan egiten du bere ekarpena José E. Barrancok UPV/EHUn aurkeztu duen doktore-tesiak: Desarrollo de nuevos materiales de naturaleza amorfa para su uso en celdas de combustible de metanol directo (Izaera amorfodun material berriak garatzea, metanola zuzenean erretzen duten gelaxketan erabiltzeko). Jose Enrique Barranco Riveros lizentziatua da Zientzia Kimikoetan eta ikertzaile kontratatu gisa lan egiten du Donostiako Unibertsitate Eskola Politeknikoan. Ikastegi horretako Ingeniaritza Kimikoa eta Ingurune Saileko Angel Rodriguez Pierna doktoreak zuzendutako lan honek bikain cum laude kalifikazioa lortu du aho batez.

Metanola ordezko erregai gisa

Gaur egungo ikerketa gehienek hidrogeno-pilak garatzea dute helburu. Haien abantaila nagusia da ez dutela gas kutsagarririk emititzen, ur-lurruna baizik. Baina hidrogenoa erauztea eta garraiatzea oso garestia da. Gainera, haren energia-dentsitatea metanolarena baino txikiagoa da; hau da, erregai-tanga berdinetik energia-kantitate bera lortzeko, hidrogenoa presio handitan egon behar da (800 bar-etik gora). Horren ondorioz, oso arriskutsua da, are gehiago, abiadura handian higitu behar duten ibilgailuetan erabiltzeko, erregai-tangaren pitzadura txiki batek oso ondorio larriak eragingo bailituzke. Besteak beste, arrazoi horiek egiten dute metanola (metanotik datorren alkohol mota bat) erregai-pilak elikatzeko hautagai on.

Katalizatzaile eraginkor eta jasangarriagoak

Pila batek elektrizitatea sortu ahal izateko, elektro-oxidazio izeneko erreakzio kimikoak gertatu behar du. Erreakzio horrek, era berean, prozesu kimikoa azkartuko duen katalizatzaile bat behar du, eta katalizatzaile hori pilaren mintzean txertatzen da. Metanolaren kasuan, oinarrizko katalizatzailea platinoa da, substantzia urria eta garestia. Horregatik, Barranco doktorearen helburua da ahalik eta platino gutxien erabiliz egindako metal-aleazio bat lortzea, katalizatzaile gisa erabiltzeko. Oinarrizko arazo batetik abiatu du ikerketa: metanolaren elektro-oxidazioak karbono monoxidoa (CO) sortzen du, eta molekula hori metalari itsatsita gelditzen da, eta, ondorioz, haren funtzio katalizatzailea galarazten du, alegia, karbono monoxidoak azeleragailuaren lana eragozten du, eta, hortaz, energia-ekoizpena gelditu egiten da.

Hainbat metalen konposaketa aztertu ondoren, platino-proportzioa % 1era murrizten duten aleazioak lortu ditu Barranco doktoreak. Nikelez, niobioz, antimonioz edo rutenioz osatutako aleazio horien berezitasuna da karbono monoxidoa (CO) modu eraginkorrago batean bilakatzen dutela karbono dioxido (CO2). Izan ere, CO2-a, gasa izateagatik, ez zaio katalizatzaileari eransten, eta, horri esker, prozesu katalitikoa luzatu egiten da denboran zehar.

Horrek berekin dakar metanolezko erregai-pilak CO2-kantitate txiki bat emititzea, baina, Barranco doktorearen ustez, naturak arazorik gabe jasan dezake CO2 hori. American Metanol Institute-aren aurreikuspenen arabera, 2020an 40 milioi auto mugituko dituzte metanol-pilek, eta, erakunde horren ikerketen arabera, CO2-emisioak 104 milioi tonatan murriztuko dira, gasolinenekin alderatuta.

Katalizatzaile-hautsa

Katalizatzaile egokia lortu ondoren, haren eraginkortasuna areagotzeari ekin dio Barranco doktoreak. Bere tesiak ondorioztatzen duenez, platino-aleazioa ordenarik gabeko egitura amorfo bilakatuta, elektrizitate-eroankortasuna hobetu egiten da eta katalizatzaileak jasaten duen korrosioa txikitu (hortaz, lan-inguruari hobeto egokitzen zaio). Gainera, katalizatzailearen ekintza-gaitasuna handitu egiten da egitura kristalinoa duen platinoarekin alderatuta; hain zuzen ere, 80-100 aldiz handiagoa da. Material amorfoak lortzeko, bat batean hoztu behar dira metal-aleazioak, haien egiturak geometrikoki ordenatzeko denborarik izan ez dezan.

Bestalde, katalizatzailea pilaren mintzean integra dadin, haren forma aldatzea erabaki du Barranco doktoreak. Aldaketa horren emaitza hauts oso fin bat da, aerografo edo spray batean sartzen dena, mintza ‘margotu’ ahal izateko. Ez hori bakarrik, partikulatan dagoen substantzia bat denez, haren ekintza-ahalmena 9-13 bider handitzen da.

UPV/EHUn oso-osorik egindako pila baterantz

Katalizatzaileak pilaren eraginkortasuna % 50 baino gehiago hobetzen duela kontuan hartuz, UPV/EHUn garatutako material berri hau aurrerapen handia da erregai-pilen ikerketan. Gainera, Barranco doktorearen tesia ez da mugatu katalizatzaile berri hori deskribatu eta ekoiztera: bere lana Donostiako Unibertsitate Eskola Politeknikoan egiten den Alkoholen Oxidazio bidezko Erregai Pilen Ikerketaren barne sartzen da. Angel Rodriguez Pierna doktoreak zuzentzen du ikerketa hori, eta helburua da metanolezko erregai-pila bat oso-osorik egitea Industria Kimiko eta Ingeniaritza Elektrokimikoko Laborategian.

Informazio osagarria

  • Tesiaren egilea, José E. Barranco Riveros , Alaitz Ochoa de Eribe
Komunikazio Bulegoa

Egilea: Komunikazio Bulegoa (UPV/EHU)

Laguntzailea: