Desarrollo de catalizadores bioinspirados para la reducción de oxígeno

Abstract

Las células de combustible son sistemas capaces de convertir directamente la energía de un combustible en electricidad. Mediante la conversión directa se logran, en principio, mejores eficiencias. Además, el proceso se realiza a menor temperatura, resultando menos contaminante que la alternativa más usual consistente en quemar el combustible para generar calor y luego transformar ese calor en electricidad mediante turbinas. Por estos motivos, las células de combustible se han convertido en una atractiva opción para mejorar los problemas energéticos derivados de la escasez de combustibles fósiles. Una célula de combustible usa un ánodo en el que se oxida el combustible y un cátodo en el que se produce la reducción de O2 a agua. Es esta última reacción la que más dificultades presenta desde el punto de vista cinético, pues es una reacción lenta que produce importantes pérdidas energéticas. El catalizador más habitual para acelerar esta reacción es platino lo que encarece notablemente esta tecnología. Por ello, la mayor parte de la investigación reciente en este campo se centra en lograr catalizadores para estas reacciones que empleen la menor cantidad posible de platino o incluso que sustituyan el platino por otros catalizadores menos caros. La naturaleza ha resuelto el problema de la reducción de oxígeno mediante el diseño evolutivo de enzimas que catalizan esta reacción usando metales abundantes tales como el cobre. Este trabajo se centrará en el estudio de catalizadores alternativos para lograr la reducción de O2. Para ello se pueden usar las propias enzimas o bien tomar éstas como fuente de inspiración para proponer catalizadores moleculares con estructura similar a la del centro activo enzimático. En este sentido, se han ensayado con éxito compuestos de coordinación de cobre con triazoles así como porfirinas o ftalocianinas de metales de transición.