El éxito que puedan tener en el futuro las celdas de combustible, está directamente relacionado con el funcionamiento de los electrocatalizadores. Hasta el momento los electrocatalizadores con una mayor actividad catalítica en una celda de combustible, son aquellos a base de platino. Sin embargo, su alto costo derivado de su poca abundancia y poco tiempo de vida útil, ha generado la búsqueda de nuevos materiales con actividad electrocatalítica, mayor disponibilidad, estabilidad, bajo costo y un mejor desempeño. Por ello, se desea sintetizar electrocatalizadores nanoestructurados que no contengan platino, y que el material o materiales empleados para su síntesis sean abundantes, de bajo costo, con tiempo de vida útil largo y que presente alta tolerancia a ciertas especies envenenantes (principalmente monóxido de carbono), producidas durante la oxidación de los combustibles. Por lo que en este proyecto se propone caracterizar electroquímicamente materiales basados en cobalto, hierro, rutenio y osmio, sintetizados a través de un proceso térmico asistido por microondas. Las reacciones a estudiar serán la reacción de reducción de oxígeno (RRO), en ausencia y presencia de metanol; la reacción de oxidación de hidrógeno (ROH), en ausencia y presencia de monóxido de carbono; así como la reacción de oxidación de metanol (ROM). Estos estudios (síntesis y principalmente caracterización electroquímica), permitirán contribuir en la solución de algunos de los problemas que presentan los electrocatalizadores en las celda de combustible tipo PEM (o de membrana intercambiadora de protones, por sus siglas en inglés), como lo son: (1) envenenamiento del ánodo por la adsorción de especies contaminantes; (2) aumentar la cinética de la reacción de reducción de oxígeno (cátodo); y (3) sintetizar electrocatalizadores catódicos tolerantes a metanol. Los resultados obtenidos de la investigación serán publicados en revistas internacionales indizadas y presentados en congresos nacionales e internacionales.

El desempeño de las celdas de combustible está directamente relacionado con el funcionamiento de los electrocatalizadores, que son utilizados para llevar a cabo las reacciones electroquímicas que ocurren en la celda. La generación de energía eléctrica de las celdas de combustible, la conversión química a eléctrica y su elevada durabilidad de funcionamiento, están relacionados con la naturaleza y funcionalidad de los electrocatalizadores empleados. Mientras que la seguridad de operación y facilidad de manejo, están relacionados con el tipo de combustible utilizado, y es aquí en donde el uso de metanol como combustible reviste sustantiva importancia. En este proyecto de investigación se desea contribuir en el área de los electrocatalizadores para celdas de combustible tipo PEM, desarrollando materiales nanoestructurados libres de platino. Para la preparación de estos electrocatalizadores se utilizará una técnica de síntesis novedosa y de formación de nanopartículas, como lo es la síntesis química asistida por microondas. Para que un material pueda ser empleado como ánodo y/o cátodo en una celda de combustible, deben presentar actividad electrocatalítica hacia los proceso que ocurren en estos dispositivos. Por lo que es indispensable su caracterización electroquímica antes de ser empleados en una celda de combustible. La contribución más importante del proyecto, es la de proporcionar información electroquímica de los materiales. Por ejemplo: -La actividad electrocatalítica hacia la RRO, ROH y ROM. Los gráficos de Tafel permitirán obtener los respectivos parámetros electrocinéticos: corriente de intercambio, coeficiente de transferencia de carga y pendiente de Tafel. -Tolerancia de los materiales hacia ciertos contaminantes. Por ejemplo: estudio de la ROH en ausencia y presencia de monóxido de carbono; estudio de la RRO en ausencia y presencia de metanol. -Las múltiples reacciones intermediarias que ocurren durante el proceso de electro-oxidación de alcoholes, como el metanol o etanol. En donde la adsorción de especies intermedias sobre el área activa del electrocatalizador, suele ser uno de los principales problemas que limitan la operación catalítica de oxidación. Un estudio electroquímico adecuado, permitirá saber si los electrocatalizadores sintetizados son candidatos a ser empleados como ánodo y/o cátodo en una celda de combustible tipo PEM.