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Una pila de combustible híbrida inducida por energía solar produce electricidad directamente a partir de biomasa

Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han desarrollado un nuevo tipo de pila de combustible de baja temperatura que convierte directamente la biomasa en electricidad con la ayuda de un catalizador activado por energía solar o térmica. La pila de combustible híbrida puede utilizar una amplia variedad de fuentes de biomasa, incluyendo almidón, celulosa, lignina - e incluso césped de pradera, madera en polvo, algas y residuos de procesamiento de aves de corral.

El dispositivo podría ser utilizado en unidades a pequeña escala para suministrar electricidad a los países en desarrollo, así como en instalaciones más grandes para proveer de energía en aquellos lugares donde importantes cantidades de biomasa están disponibles.

El reto para las pilas de combustible de biomasa es que los enlaces carbono-carbono de la biomasa - un polímero natural - no pueden ser fácilmente descompuestos por los catalizadores convencionales, incluyendo costosos metales preciosos. Para superar ese desafío, los científicos han desarrollado pilas de combustible microbianas en el que los microbios o las enzimas descomponen la biomasa. Pero ese proceso tiene muchos inconvenientes: la potencia a partir de tales pilas es limitada, los microbios o enzimas pueden romper sólo selectivamente determinados tipos de biomasa, y el sistema microbiano puede ser desactivado por muchos factores.

En el nuevo sistema, la biomasa es ??triturada y mezclada con un catalizador de polioxometalato (POM) en solución y luego es expuesta a la luz del sol - o al calor. Un catalizador fotoquímico y termoquímico POM funciona tanto como un agente oxidante y un portador de carga. El POM oxida la biomasa bajo foto o irradiación térmica, y entrega las cargas de la biomasa al ánodo de la pila de combustible. A continuación, los electrones son transportados al cátodo, donde finalmente se oxidan por el oxígeno a través de un circuito externo para producir electricidad.

El sistema ofrece importantes ventajas, incluyendo la combinación de la degradación de la biomasa fotoquímica y la biomasa-solar térmica en un solo proceso químico, que conduce a una alta conversión solar y una efectiva degradación de la biomasa. Además, no hace uso de metales nobles costosos como catalizadores de ánodo debido a que las reacciones de oxidación de combustible son catalizadas por el POM. Por último, debido a que el POM es químicamente estable, la pila de combustible híbrida puede utilizar biomasa polimérica no purificada, sin preocuparse por el envenenamiento de los ánodos de metales nobles.