Investigadores del CEU desarrollan nuevos materiales avanzados para pilas de combustible más eficientes

Investigadores del grupo «Química del estado sólido y de los materiales» (ESYMAT), perteneciente a la Universidad CEU San Pablo, han logrado un avance significativo en el desarrollo de nuevos materiales destinados a mejorar las pilas de combustible, una tecnología clave en la transición hacia fuentes energéticas más sostenibles.

El equipo de investigación, encabezado por los catedráticos Ulises Amador y María Teresa Azcondo, ha contado también con la colaboración de los técnicos del Servicio de Apoyo a la Investigación en Difracción de Rayos X y Microscopía Electrónica de Barrido, Paula Rosendo y Lautaro Biancotto. Su trabajo se enmarca dentro del proyecto PID2022-139501OB-C21, orientado a la generación de conocimiento científico. En este contexto, han centrado su estudio en dos materiales innovadores conocidos como perovskitas de alta entropía. Estos compuestos, denominados técnicamente LCMNFC y LCMNFC-IR, están compuestos por combinaciones complejas de metales como el lantano, calcio, manganeso, hierro y cobalto.

El concepto de alta entropía hace referencia a la diversidad en la disposición atómica de los elementos que conforman el material, lo que otorga a estas perovskitas propiedades altamente valiosas para su uso en aplicaciones energéticas. Según explicó el catedrático Ulises Amador, «esta línea de investigación permitirá optimizar los dispositivos electroquímicos en un futuro próximo».

Uno de los descubrimientos más destacados del estudio radica en la importancia de las vacantes de oxígeno dentro de la estructura atómica de estos materiales. Estos espacios vacíos, donde falta un átomo de oxígeno, permiten modificar las propiedades funcionales del material. «La posibilidad de controlar la cantidad y disposición de estas vacantes abre nuevas puertas para el diseño de materiales funcionales», señaló Paula Rosendo.

Gracias a técnicas analíticas avanzadas, como la difracción de neutrones llevada a cabo en el Instituto Laue Langevin (ILL) de Grenoble, en Francia, los investigadores lograron examinar con gran precisión la organización atómica de estos materiales. A pesar de compartir los mismos elementos, LCMNFC y LCMNFC-IR presentan diferencias notables en su estructura interna. En particular, LCMNFC-IR muestra una configuración atómica más ordenada y peculiar, estabilizada mediante una simetría específica. Tal como explicó Lautaro Biancotto, «este tipo de caracterización avanzada es clave para entender cómo la estructura influye directamente en el rendimiento electroquímico».

El orden interno de estos compuestos se ve determinado, en parte, por la presencia de una forma específica de manganeso (Mn³⁺), que propicia la formación de una estructura con capas alternas. Dichas capas albergan distintas proporciones metálicas, lo que afecta la entropía sin comprometer las ventajas que convierten a estos materiales en una opción prometedora para el desarrollo energético futuro. «Trabajar con materiales de alta entropía implica un desafío técnico, pero también una oportunidad para innovar en tecnologías sostenibles», apuntó la catedrática María Teresa Azcondo.

Este estudio, publicado en la revista Inorganic Chemistry de la American Chemical Society (ACS), supone un avance relevante en la búsqueda de soluciones que permitan fabricar pilas de combustible más duraderas, eficientes y respetuosas con el medioambiente. «Este reconocimiento internacional respalda la calidad de nuestra investigación y nos anima a seguir explorando soluciones energéticas más limpias», concluyó el equipo.