El Grupo de Ciencia de Superficies y Electrocatálisis de la Universidad de La Laguna, cuya investigadora principal es la catedrática Elena Pastor, ha patentado recientemente dos descubrimientos relacionados con la eficiencia energética. Concretamente, un nuevo modelo de pila de combustible de pequeño tamaño, y una célula fotoeléctrica que aprovecha más superficie de las placas para captar energía solar.
La primera patente está firmada por la propia Pastor y los investigadores Gabriel Ángel Planes, Gonzalo García y Jonathan Flórez, y se enmarca en uno de los ámbitos de especialización del grupo, el diseño de materiales nanométricos para su aplicación como catalizadores en pilas de combustible. En este caso, no se trataría de una pila con las medidas habituales, sino de una de pequeño formato, aproximadamente del tamaño de una moneda, que podría ser muy útil para abastecer dispositivos como teléfonos móviles o, incluso, marcapasos.
La novedad de esta patente no está en el pequeño formato de la pila ni en el material empleado, denominado mesoporoso, fruto de una investigación anterior del grupo; lo está en el diseño del artefacto, con una disposición del material en capas que mejora su eficiencia energética.
“La idea”, explica Pastor, “es preparar una estructura que esté perfectamente ordenada en hileras, de manera que el combustible oxidado discurra por esos canales y haga que reaccione el combustible”. La pila funciona con alcoholes como el metanol y el etanol, “que podrían ser de origen bio, con lo cual, desde el punto de vista ambiental, son más amigables”.
Pero para la oxidación del metanol, los mejores catalizadores, como el platino, no llegan a una oxidación completa. De ahí viene la idea de una estructura multicapa: una primera capa favorece una oxidación parcial, con una eficiencia del 30%, y en la segunda capa, el material resultante tras el paso por la primera se oxida completamente, es decir, con una eficiencia del 100%.
No se trata de pilas recargables como las que habitualmente se emplean en los coches o las baterías de litio, sino que funcionarían siempre que se les aporte combustible. “Hemos hecho el estudio para trabajar con metanol, pero también se podría hacer con etanol, que es más fácil de conseguir a partir de la biomasa”.
Célula fotoeléctrica
La segunda patente, cuya autoría está compartida con Benito Anula Alameda, Gonzalo García y Olmedo Guillén, mejora la eficiencia de las células fotoeléctricas.
Una célula fotovoltaica posee una base de silicio dopado que, al llegar los rayos de sol, absorbe los fotones de la luz y libera electrones que son conducidos a través de los denominados “dedos colectores”, metales que sirven para facilitar la conducción y que, visualmente, son las líneas brillantes visibles en la superficie de la placa. Esos dedos tapan una proporción considerable de la base de silicio, reduciendo así la superficie fotosensible.
Este proyecto plantea un novedoso diseño en el que estas piezas, esenciales para la conducción eléctrica, son reemplazadas por nanopartículas de metal distribuidas sobre la superficie de la placa, que son transparentes y permiten el paso de los rayos solares y, por tanto, favorecen el aprovechamiento de toda la superficie de silicio.
“Este desarrollo viene de otro proyecto anterior, en el que preparamos unos nanodiscos de unos 4 o 5 nanómetros de diámetro y dos átomos de altura, una altura que los hace transparentes”, explica Pastor. En la patente se han aplicado nanopartículas de platino con esa altura atómica, pero podría utilizarse paladio, hierro, plata o cualquier otro metal.
“Además”, añade la investigadora, “resulta que estas nanopartículas, por interacción con la propia superficie, se ordenan solas en hileras, una propiedad las convierte en ideales para la conducción”. Ahora, la siguiente fase del proyecto sería investigar de qué metal son las nanopartículas idóneas, teniendo en cuenta sus propiedades, pero también su coste económico. “Aunque tengamos en cuenta que son nanopartículas y, por tanto, las cantidades necesarias de estos metales no son grandes”.
Esta patente, además, ha abierto una nueva vía de investigación en el grupo, porque hasta ahora había enfocado su trabajo con nanopartículas para su aplicación en pilas de combustible y, ahora, han incorporado el campo de la fotoelectroquímica para la captación de energía solar.
Ambas patentes se han gestionado a través de la Oficina de Transferencia de Resultados de Investigación de la universidad (OTRI), la cual también se encargará de explorar el mercado en busca de empresas potencialmente interesadas en licenciar estas patentes para su aplicación.
Es una fase que no pueden asumir los investigadores y en la que es necesario contar con ayuda empresarial o, incluso, financiación de proyectos europeos, puesto que los costes para su puesta en marcha, especialmente en el caso de las placas solares, puede ser muy alto.
