Cientistas criaram, com potência recorde, células de combustível sem platina

Новая технология на основе никеля и углерода обещает снизить стоимость и расширить применение топливных элементов

Em vez de depender de metais preciosos para funcionar bem, uma nova abordagem às células de combustível tenta resolver o problema pela raiz: mudar o tipo de catalisador sem sacrificar desempenho. Foi isso que uma equipa da Cornell University conseguiu ao criar um catalisador que dispensa platina e paládio, apostando num núcleo de níquel com uma cobertura de carbono e mantendo elevada atividade em meio alcalino.

A maioria das células de combustível tradicionais opera em meio ácido, onde a estabilidade do catalisador costuma exigir metais nobres - e é aí que o custo dispara e trava a adoção em larga escala. Ao passar para um ambiente alcalino, abre-se a porta a metais muito mais baratos, como níquel, ferro e cobalto, que são 500–1000 vezes mais económicos.

O grande entrave das células de combustível alcalinas era a baixa velocidade da reação de oxidação do hidrogénio. O níquel, apesar de promissor, oxida-se rapidamente e perde atividade. Para contornar isso, os cientistas revestiram o níquel com uma película ultrafina de carbono tipo grafeno, com apenas 3–4 átomos de espessura. Essa camada atua como barreira protetora, impedindo a oxidação e preservando a atividade catalítica.

Nos testes, o catalisador atingiu uma potência de 1 W por centímetro quadrado, superando as metas do Departamento de Energia dos EUA para células de combustível que usam metais preciosos. Este resultado coloca a tecnologia em pé de igualdade, em desempenho, com sistemas mais convencionais.

O novo catalisador foi avaliado em condições que simulam a operação real de células de combustível. Os ensaios mostraram que a cobertura de carbono bloqueia de forma eficaz a entrada de oxigénio no níquel, mantendo as suas propriedades. Isso foi confirmado por imagens ao nível atómico obtidas por microscopia.

Embora a durabilidade atual do sistema seja de cerca de 2000 horas - abaixo do objetivo de 15 000 horas - os investigadores acreditam que melhorias de engenharia permitirão alcançar a estabilidade necessária. A química principal da reação, dizem, já demonstrou funcionar.

A médio prazo, a tecnologia pode ser aplicada na indústria automóvel, bem como em geradores estacionários e móveis. Além disso, é adequada para sistemas descentralizados de fornecimento elétrico, especialmente em zonas remotas.