En este proyecto se desarrollarán materiales intermetálicos, de naturaleza nanoestructurada, con propiedades catalíticas para llevar a cabo de forma adecuada, las reacciones redox que ocurren en una celda de bio-combustible. Los catalizadores desarrollados poseen la propiedad de tener alta tolerancia a la contaminación por presencia o formación de CO o de otros agentes orgánicos producto de la electrooxidación síntesis de biocombustibles como es el caso del bioetanol, biometanol, biogas y biodiesel. Los catalizadores serán sintetizados a partir de Pt decorado nanométricamente con metales de transición y óxidos metálicos, los cuales actuarán como elementos protectores del catalizador principal. Los catalizadores desarrollados serán caracterizados en las reacciones básicas de oxidación de los principales compuestos utilizados como biocombustibles en este nuevo concepto de sistema electroquímico de producción de energía eléctrica útil, como lo es la celda de bio-combustible. Así mismo se llevarán a cabo estudios cinéticos de la reacción de reducción de aire, utilizando diversas composiciones del mismo, que simularán condiciones reales de operación en lugares poco o muy contaminados, de donde el aire que se utilizará como oxidante en la celda de bio-combustible será tomado del medioambiente. La sustentabilidad de este tipo de celda de combustible estará basada en la utilización de biocombustibles, a partir de la biomasa o de la síntesis del subproducto de biodiesel. En este proyecto se propone así mismo, la síntesis de biocombustibles tales como biometanol, bioetanol, biodiesel y biogas con características adecuadas para ser utilizado directamente como combustible en la celda de combustible.

Los resultados obtenidos del presente proyecto se reflejarán en la formación de recursos humanos de elevado nivel en esta área emergente de las energías renovables, como lo es la obtención de energía útil a través procesos electroquímicos. Tres estudiantes de doctorado estarán trabajando en líneas de investigación incluidas en este proyecto, tanto en la producción de biocombustibles, como la síntesis de materiales catalíticos para reacciones anódicas y catódicas en las celdas de biocombustibles. Dos colaboradores externos a la UNAM, estarán colaborando en la puesta en operación de las celdas de biocombustible y en la síntesis y caracterización de bioetanol y biodiesel. Parte de los resultados de este proyecto permitirá contribuir sustancialmente en el conocimiento de ciencia básica de la síntesis, caracterización y evaluación de materiales decorados manométricamente, en aplicaciones de celdas de combustible, como catalizadores anódicos principalmente. El desarrollo de catalizadores catódicos de bajo costo y alto rendimiento como son los carbonilos de rutenio y osmio, permitirá hacer estudios de reducción de aire, considerando condiciones reales de operación. Todos los catalizadores considerados en el proyecto serán desarrollados utilizando técnicas de síntesis de bajo costo y alto control de formación de nanopartículas, por que las posibilidades de escalamiento y pruebas en prototipos, pueden ser consideradas como trabajos posteriores al presente proyecto. Así mismo, este trabajo contribuirá a sentar las bases para que en el futuro, se puedan diseñar sistemas catalíticos de oxidación de bio-alcoholes a baja temperatura, a partir de catalizadores anódicos con bajo contenido de platino, que permitan romper eficientemente los enlaces carbón-carbón. Haciendo posible el uso de celdas de bio-combustible de alcohol directo, a las mejores condiciones de respuesta característica voltaje-corriente (V-I); operando a baja temperatura y que tengan una elevada funcionalidad y larga vida de operación. De esta forma será posible proponer a las celdas de bio-combustible como una alternativa sustentable, basada en fuentes renovables de energía, para la producción de electricidad sin contaminar el medio ambiente.