Resumen

En este trabajo se describe la construcción y evaluación de una celda de combustible con un ánodo bimetálico de Pt - Sn soportado en carbón, como catalizador para la oxidación de hidrógeno puro, CO puro y una mezcla de 2%(v/v) de CO en H₂. Tanto el cátodo como el ánodo se construyeron con una estructura compuesta de una capa difusiva y una capa catalítica La capa difusiva se fabricó con una tela de grafito y la capa catalítica contiene el platino y el estaño soportados sobre carbón. Para evaluar el desempeño de la mezcla catalítica, se construyó una celda de combustible de membrana de intercambio protónico (PEMFC), con un novedoso diseño de placas interdigitadas distribuidoras de gas. Los reactivos se suministraron a temperatura ambiente y a una presión de 3 psig para el ánodo y de 5 psig para el cátodo, al cual se le suministró oxígeno puro. La carga de catalizador en el ánodo fue de 0.57 mg/cm² en platino y de 0.08 mg/cm2 en estaño, mientras que la carga catalítica en el cátodo se mantuvo en 0.85 mg/cm² de platino puro. Se encontró que esta mezcla catalítica presenta tolerancia al CO.

Introducción

Las celdas de combustible (CC) serán una alternativa eficiente y limpia al uso de combustibles en motores de combustión interna para la generación de energía en equipos estacionarios o móviles en un futuro cercano. Al ser cerca de dos veces más eficientes que las máquinas de combustión interna y no producir sustancias contaminantes como CO, HC o NO_x tienen grandes ventajas ambientales, ya que con menos combustible producen la misma cantidad de energía.

Entre las grandes ventajas que presentan las celdas de combustible están, además de su gran eficiencia y la baja emisión de contaminantes, el no tener partes móviles, trabajar a bajas temperaturas, ser una tecnología compacta y ser poco ruidosas. Por lo cual, pueden ser implementadas en zonas residenciales donde otro tipo de equipos para la producción de energía no pueden ser utilizados (Orozco y Orrego, 1996; McLean y otros, 2000).

Las celdas de combustible que utilizan hidrógeno han sido estudiadas desde hace largo tiempo y están muy desarrolladas, pero un serio problema se presenta debido a que no es fácil ni económico alimentar la celda con hidrógeno puro. Por lo que es necesario utilizar como alternativa  de menor costo el hidrógeno proveniente de una operación de reformado, de la cual el hidrógeno está siempre acompañado con una pequeña cantidad de CO, incluso después de ser purificado.

Infortunadamente a concentraciones tan bajas como 10100 ppm, el CO se adsorbe fuertemente sobre el platino (catalizador de los electrodos) ocasionando una disminución de los sitios activos libres para la reacción de hidrógeno (Divisek y otros, 1998; Gasteiger y otros, 1995). Por esto, en la actualidad se han realizado investigaciones tendientes a encontrar la manera de evitar el envenenamiento por CO.

• Materias:Potencial de Hidrógeno (pH) Pilas de combustible Motores de combustión interna Catalizadores
• Subjects:Potential of hidrogen (pH) Fuel cell Internal combustion engines Catalysts
• Palabras claves:Celda de combustible; Ánodo de platino-estaño; Tolerancia al CO
• Keywords:Fuel cell; Platinum-tin anode; Co tolerance