En busca de tecnologías para producir energía, renovables, limpias y eficientes

Por su interés en el estudio de tecnologías renovables, limpias y eficientes que lleven en un futuro al reemplazo del uso de combustibles fósiles, María Guadalupe Montes de Oca Yemha, profesora-investigadora del Área de Ingeniería de Materiales, Departamento de Materiales, Universidad Autónoma Metropolitana–Azcapotzalco, fue seleccionada entre las cinco ganadoras de Becas para Mujeres en la Ciencia L’oréal–UNESCO-AMC 2016.

Las Becas tienen el objetivo de promover la participación de las mujeres en la ciencia para la realización de estudios científicos avanzados en universidades u otras instituciones mexicanas reconocidas, y en el c aso de la Montes de Oca, que le fue otorgada en el área de ingeniería y tecnología, es por la búsqueda de energías renovables, limpias y eficientes para enfrentar la problemática que presenta el calentamiento global y la falta de combustibles fósiles.

Es por esta razón que las celdas de combustible (CsC) de baja temperatura son una alternativa prometedora en el reemplazo del uso de los combustibles fósiles. “Esta tecnología ya existe pero no es viable económicamente porque utiliza catalizadores a base de platino, pero sin duda ocupará un papel central en el sector energético en un futuro cercano, particularmente, en los medios de transporte y baterías en dispositivos portátiles”, destacó.

Con estos antecedentes, Montes de Oca presentó el proyecto de investigación “Nanopartículas metálicas en la oxidación de moléculas orgánicas con la aplicación en la generación de energía renovable”, con el que pretende proponer el uso de otros materiales como catalizadores multi-metálicos a base de paladio y así reducir el costo de las CsC. Para esto estudiará durante un año la relación entre estructura y reactividad de nanopartículas metálicas a base paladio (incluyendo otros metales como: níquel, cobalto, hierro y cobre).

Para una mejor comprensión de su proyecto, explicó que las nanopartículas (NPs) metálicas funcionan como electrocatalizadores — materiales para aumentar la velocidad de una reacción electroquímica — que depende de su tamaño, morfología, composición y estructura cristalina, parámetros estructurales que pueden ser controlados con el método de síntesis, proceso por el cual se pueden manipular las nanopartículas metálicas con compuestos químicos.

Existen diversos métodos de síntesis, entre ellos el empleo del método químico y electroquímico, una herramienta eficaz para la generación de los materiales con propiedades catalíticas diferentes. “Los estudios electroquímicos proporcionarán un alcance significativo para caracterizar la reactividad de las nanopartículas metálicas. Mientras que el estudio cuantitativo de las propiedades catalíticas de las nanoestructuras tri-metálicas con configuración corazón-envolvente se evaluará con la obtención de parámetros electroquímicos”.

La investigadora reconoció que los importantes desarrollos que se han dado en las tecnologías de las celdas de combustible en años recientes se deben principalmente a las fluctuaciones en los precios del petróleo y a la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Por ello, insistió en que las reacciones catalíticas implican un papel central para la conversión de energía en el futuro, sus tecnologías de almacenamiento y para el desarrollo de nuevas fuentes alternas de energía.

Las nanopartículas base paladio (Pd) presentan actividad catalítica alta para la oxidación de moléculas orgánicas pequeñas (por ejemplo metanol, etanol y ácido fórmico), las cuales son procesos clave en la tecnología de celdas de combustible de baja temperatura. Estas celdas operadas a temperaturas bajas representan una fuente alternativa de energía con eficiencias altas (40-70%).

“Los retos para la tecnología de celdas de combustible están constituidos por la preparación de un catalizador activo, eficiente, selectivo y de bajo costo. Hoy en día los catalizadores de Pd y Pt han sido usados ampliamente en una larga variedad de sistemas debido a las sorprendentes propiedades catalíticas que se presentan en celdas de combustible de bajas temperaturas. Es por esta razón la importancia de conocer y entender la relación de la estructura-reactividad de las nanopartículas metálicas para el diseño de materiales novedosos”.

Este proyecto de investigación busca ser útil para el diseño de catalizadores de las celdas de combustible con aplicaciones en el sector energético, “este trabajo se verá reflejado en la ciencia básica y tecnología que se hace en el país”.

Montes de Oca Yemha apuntó que la beca que le fue otorgada servirá para la compra de material de laboratorio, como CsC de alcohol directo, una bomba de pistón, una centrifugadora, reactivos para la síntesis y evaluación de las nanopartículas metálicas.

La joven científica agradeció que instituciones como la Academia Mexicana de Ciencias, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología y L´Oréal apoyen proyectos de ciencia básica “porque además de ayudar a seguir avanzando en la investigación, es importante que nuestro país genere sus propias tecnologías en vez de comprarlas del exterior”.