{"id":325916,"date":"2020-01-24T17:14:05","date_gmt":"2020-01-24T20:14:05","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=325916"},"modified":"2020-01-24T17:14:05","modified_gmt":"2020-01-24T20:14:05","slug":"la-energia-de-un-par-metalico-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/la-energia-de-un-par-metalico-2\/","title":{"rendered":"La energ\u00eda de un par met\u00e1lico"},"content":{"rendered":"

Un equipo del Centro de Investigaciones Avanzadas en Grafeno, Nanomateriales y Nanotecnolog\u00edas (MackGraphe), de la Universidade Presbiteriana Mackenzie, en S\u00e3o Paulo, Brasil, desarroll\u00f3 el prototipo de un catalizador bimet\u00e1lico que podr\u00eda incrementar la eficiencia de las denominadas c\u00e9lulas o pilas de combustible, dispositivos que convierten el hidr\u00f3geno en electricidad en forma silenciosa y sin emisi\u00f3n de contaminantes. El catalizador de las c\u00e9lulas de combustible, usualmente fabricado con platino, un elemento raro y caro, promueve la ruptura de la mol\u00e9cula del agua (H2<\/sub>O) que libera \u00e1tomos separando el ox\u00edgeno del hidr\u00f3geno. Este \u00faltimo gas es el encargado de alimentar a la c\u00e9lula de combustible, que al igual que una bater\u00eda el\u00e9ctrica, puede utilizarse para impulsar veh\u00edculos. El catalizador va adosado a los electrodos, dispositivos que aplican una descarga el\u00e9ctrica en el agua durante el proceso de electr\u00f3lisis. De esta forma, se estimula a los n\u00facleos del hidr\u00f3geno a unirse unos con otros en lugar de intervenir en la formaci\u00f3n de nuevas mol\u00e9culas de agua, que ser\u00eda su curso natural.<\/p>\n

El dispositivo que idearon los cient\u00edficos de la universidad paulista est\u00e1 integrado por una l\u00e1mina de \u00f3xido de grafeno a la cual se le agregan nanopart\u00edculas de oro revestidas por una capa de platino de un \u00e1tomo de espesor. Esta nanoestructura peculiar, originada por la conjunci\u00f3n de las part\u00edculas de ambos metales, ser\u00eda la responsable de mejorar el rendimiento del dispositivo. El secreto del catalizador residir\u00eda en la capa monoat\u00f3mica de platino sobre oro, que incrementa las propiedades electr\u00f3nicas del nanomaterial y su capacidad de actuar como catalizador. \u201cLas nanopart\u00edculas se ordenan de manera tal que forman una pepita de oro de aproximadamente 1,2 nan\u00f3metros con una c\u00e1scara de platino\u201d, explica el f\u00edsico te\u00f3rico Leandro Seixas, del MackGraphe, uno de los autores del estudio que sali\u00f3 publicado el 29 de enero en el peri\u00f3dico cient\u00edfico ACS Applied Materials & Interfaces<\/em>, en el cual se describi\u00f3 el proceso de fabricaci\u00f3n del dispositivo. Con su capa de platino y el interior de oro, las nanopart\u00edculas alcanzan un tama\u00f1o m\u00e1ximo de 1,8 nan\u00f3metros.<\/p>\n

Aparte de mostrarse m\u00e1s eficiente en las pruebas qee se llevaron a cabo, este nuevo catalizador tambi\u00e9n podr\u00eda ser m\u00e1s barato, dado que utilizar\u00eda cantidades menores de platino que los dispositivos actuales, seg\u00fan informan los investigadores. \u201cEl platino es muy caro y el proceso de generaci\u00f3n de combustible con ese tipo de catalizadores a\u00fan es poco eficiente\u201d, dice Seixas. Tales limitaciones motivaron al equipo del MackGraphe a recurrir a sus conocimientos sobre grafeno y nanoestructuras para intentar manipular el platino y perfeccionar el proceso de obtenci\u00f3n de hidr\u00f3geno.<\/p>\n

En los experimentos y simulaciones, las nanopart\u00edculas de oro recubiertas por una l\u00e1mina de platino funcionaron como catalizadores en forma superior a la de las estructuras elaboradas con part\u00edculas macrosc\u00f3picas de platino, con la aleaci\u00f3n oro-platino e incluso con nanopart\u00edculas puras de platino. \u201cCuando recubrimos el oro con platino, esta conjunci\u00f3n resulta m\u00e1s activa que el platino puro\u201d, comenta la qu\u00edmica Camila Maroneze, del MackGraphe, otra autora del estudio. \u201cEste fue un aspecto interesante previsto te\u00f3ricamente que pudimos comprobar experimentalmente\u201d. Para llevar a cabo la parte te\u00f3rica del trabajo, los cient\u00edficos contaron con la infraestructura del centro de investigaci\u00f3n en materiales bidimensionales de la Universidad Nacional de Singapur, en cuya supercomputadora se realizaron simulaciones con el nuevo material. En cuanto a la etapa experimental, los microscopios de transmisi\u00f3n electr\u00f3nica del Centro Nacional de Investigaciones en Energ\u00eda y Materiales (CNPEM, en portugu\u00e9s) de Campinas se utilizaron para visualizar las nanoestructuras obtenidas en laboratorio.<\/p>\n

El almacenamiento de energ\u00eda<\/strong>
\nLas investigaciones de Seixas y Maroneze, caracterizadas por el equipo de la Mackenzie como ciencia b\u00e1sica, todav\u00eda no han generado patentes. La manipulaci\u00f3n del oro sobre la base de \u00f3xido de grafeno ya hab\u00eda sido descrita en un estudio publicado el a\u00f1o pasado en la revista cient\u00edfica Nanoscale<\/em>. Con todo, la producci\u00f3n de estas nanopart\u00edculas constituye tan solo la etapa inicial de un activo panorama de innovaci\u00f3n. En la actualidad, el hidr\u00f3geno no se utiliza \u00fanicamente en los primeros modelos de autom\u00f3viles impulsados por c\u00e9lulas de combustible, sino tambi\u00e9n en dispositivos destinados al almacenamiento de energ\u00eda. \u201cLa demanda para este segundo tipo de aplicaci\u00f3n ir\u00e1 aumentando a medida que se expanda tambi\u00e9n el uso de la energ\u00eda solar y la e\u00f3lica\u201d, anticipa el f\u00edsico Ennio Peres, de la Universidad de Campinas (Unicamp). \u201cLa energ\u00eda generada por el Sol y por el viento es intermitente y hay que almacenarla para poder utilizarla en los picos de consumo. Si aprovechamos esa energ\u00eda excedente para producir hidr\u00f3geno combustible, podremos almacenarla para usarla m\u00e1s adelante, generando electricidad con esas pilas de combustible\u201d.<\/p>\n

Antes de jubilarse, Peres fue el director durante m\u00e1s de una d\u00e9cada del Laboratorio de Hidr\u00f3geno (LH2) de la Unicamp, que fue el germen de la empresa Hytron, una spin-off <\/em>brasile\u00f1a que act\u00faa en el mercado de almacenamiento de energ\u00eda con hidr\u00f3geno. Seg\u00fan el investigador, en el campo de las aplicaciones pr\u00e1cticas, el costo de los catalizadores constituye un punto clave. En las c\u00e9lulas de combustible, que funcionan como los \u201cmotores\u201d de los veh\u00edculos y de los generadores, a\u00fan no se ha podido obtener un reemplazante eficaz del platino. Y est\u00e1 en marcha una carrera tecnol\u00f3gica para intentar abaratar esos dispositivos.<\/p>\n

El grupo de investigaci\u00f3n del MackGraphe trabaja en dos frentes, como as\u00ed tambi\u00e9n lo hacen otros equipos de diversas universidades y centros de estudios de todo el mundo. Uno de esos frentes consiste en mejorar la eficiencia del platino, tal como se hizo en el trabajo que se ha publicado ahora. El otro se enfoca en hallar sustitutos para ese elemento. \u201cEstamos estudiando otro elemento, el molibdeno, que es mucho m\u00e1s barato que el platino\u201d, dice Seixas. \u201cCuando se lo combina con azufre, el molibdeno queda estructurado en forma lamelar, o bidimensional, al igual que el grafeno\u201d. El compuesto denominado disulfuro de molibdeno, seg\u00fan explica el f\u00edsico, puede entonces reestructurarse a escala nanom\u00e9trica, en un intento de obtener propiedades electr\u00f3nicas distintas. A este compuesto se lo est\u00e1 mencionando a menudo en la literatura cient\u00edfica del \u00e1rea y ser\u00e1 objeto de los pr\u00f3ximos trabajos que publicar\u00e1 el grupo.<\/p>\n

Proyecto<\/strong>
\nGrafeno: Fot\u00f3nica y optoelectr\u00f3nica. Colaboraci\u00f3n UPM-NUS (n\u00ba 12\/50259-8<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico; Programa Spec; Investigador responsable<\/strong> Antonio Helio de Castro Neto (Universidad Presbiteriana Mackenzie); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 13.561.689,05 (para la totalidad del proyecto).<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico<\/strong>
\nGERMANO, L. D. et al<\/em>. Ultrasmall (<2 nm) Au@Pt Nanostructures: Tuning the surface electronic states for electrocatalysis<\/a>. ACS Applied Materials & Interfaces<\/strong>. 29 ene. 2019.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Nanopart\u00edculas de oro recubiertas con platino pueden mejorar la eficiencia del catalizador que se usa en las pilas de combustible","protected":false},"author":583,"featured_media":325917,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[328],"coauthors":[1546],"class_list":["post-325916","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia-es","tag-quimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/325916","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/583"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=325916"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/325916\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":325921,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/325916\/revisions\/325921"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/325917"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=325916"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=325916"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=325916"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=325916"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}