Las pilas de combustible podrían ser más ecológicas y eficientes gracias a una especia amarilla de tu cocina

La cúrcuma es una de las especias orientales más famosas del mundo entero, y cuyas propiedades antiinflamatorias son especialmente beneficiosas para el intestino. Usada en la medicina ayurvédica como agente curativo digestivo, el condimento y su principal compuesto también tienen la llave para pilas de combustible más seguras y eficaces. 

El descubrimiento, publicado en la revista Nano Materials, se basa en que la curcumina, el principal extracto de la cúrcuma, y las nanopartículas de oro permiten crear un electrodo que demanda 100 veces menos energía para convertir de forma eficiente el etanol en electricidad. 

Tal y como señalan desde Phys.org, el hallazgo es clave para reemplazar el hidrógeno como materia prima en las pilas de combustible. Ha sido llevado a cabo por investigadores del Clemson Nanomaterials Institute (CNI) y sus colaboradores del Sri Sathya Sai Institute of Higher Learning (SSSIHL) en la India.

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"De todos los catalizadores para la oxidación de alcohol en medio alcalino, el que hemos preparado es el mejor hasta ahora", destaca Apparao Rao, director fundador de CNI y profesor de física R. A. Bowen en la Facultad de Ciencias.

Aunque quedan muchas pruebas por delante para realizar, en el futuro podría emplearse para celdas de combustible que alimenten vehículos, edificios, dispositivos electrónicos portátiles o sistemas de energía de respaldo. Estas pilas generan electricidad mediante una reacción química en lugar de combustión.

En el caso del hidrógeno empleado para las celdas, es un gas comprimido que requiere desafíos para su transporte y almacenamiento. El etanol resulta más ecológico y eficiente, pero requiere de electrodos eficaces y económicos. 

"No queremos electrodos muy caros o sustratos poliméricos sintéticos que no sean ecológicos porque eso anula todo el propósito", apunta Lakshman Ventrapragada, un exalumno de Rao que trabajó como asistente de investigación en el CNI y es alumno de SSSIHL.

¿Cómo funciona el descubrimiento con curcumina y nanopartículas de oro?

Este equipo de investigadores puso el foco en el ánodo de la pila de combustible, donde se oxida el etanol u otras fuentes de alimentación como el hidrógeno. En vez de usar platino como catalizador —más costoso y propenso al envenenamiento por el monóxido de carbono—, los científicos optaron por el oro.

Para depositar el metal en el fondo del electrodo se escogió precisamente la curcumina, el principal compuesto de la cúrcuma, en lugar de marcos orgánicos metálicos o polímeros conductores. La singularidad estructural del elemento permite formar una red porosa alrededor de las nanopartículas de oro.

Sin el recubrimiento de curcumina, las nanopartículas de oro se aglomeran, reduciendo el área de la superficie expuesta a la reacción química y generando un rendimiento deficiente. El recubrimiento hace un excelente trabajo con la oxidación del alcohol.

El siguiente paso es escalar el procedimiento y trabajar con un colaborador industrial que realmente pueda fabricar las celdas de combustible y llevarlas a aplicaciones reales, aunque en el futuro también valdría para otros ámbitos, como sensores y supercondensadores. 

Además, en colaboración con los investigadores de SSSIHL, se está probando con el electrodo como un sensor para identificar cambios en el nivel de dopamina, cuyo déficit está relacionado con enfermedades como el párkinson y el trastorno por déficit de atención con hiperactividad. 

"Aunque no tenemos una comprensión completa de lo que sucede a nivel atómico, sabemos con certeza que la curcumina está estabilizando las nanopartículas de oro de una manera que puede prestarse a otras aplicaciones", explica Lakshman Ventrapragada.