Cientistas desenvolveram células de combustível sem platina e com potência recorde

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

Se a platina é um dos grandes “travões” à adoção em massa das células de combustível, esta novidade vai diretamente ao problema. Investigadores da Universidade de Cornell (Cornell University) criaram um catalisador para células de combustível que dispensa metais preciosos como a platina ou o paládio.

A proposta assenta num catalisador de níquel com um revestimento de carbono, capaz de manter elevada atividade em ambiente alcalino - um cenário que abre caminho a aplicações mais amplas, com custos muito mais baixos do que os sistemas tradicionais.

As células de combustível convencionais operam num meio ácido, onde a estabilidade dos catalisadores exige o uso de metais nobres. O preço elevado desses materiais, no entanto, limita a disseminação da tecnologia. A alternativa passa por trabalhar em meio alcalino, onde é possível recorrer a metais baratos como níquel, ferro e cobalto - cerca de 500 a 1000 vezes mais económicos.

O principal obstáculo das células de combustível alcalinas tem sido a baixa velocidade da reação de oxidação do hidrogénio. O níquel, apesar de promissor, oxida-se rapidamente e perde atividade. A equipa ultrapassou este problema ao revestir o níquel com uma camada ultrafina de carbono do tipo grafeno, com apenas 3–4 átomos de espessura. Essa película protege o níquel da oxidação, mantendo o seu desempenho.

Nos ensaios, 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 utilizam metais preciosos. Este resultado coloca a tecnologia em pé de igualdade com soluções mais tradicionais.

O novo catalisador foi testado em condições que simulam o funcionamento real de células de combustível. Os estudos indicaram que o revestimento de carbono bloqueia de forma eficaz a entrada de oxigénio no níquel, preservando as suas propriedades. Isto foi confirmado por imagens à escala atómica obtidas por microscopia.

Embora a durabilidade atual do sistema seja de cerca de 2000 horas - abaixo do objetivo de 15 000 horas - os cientistas acreditam que melhorias de engenharia permitirão alcançar a estabilidade necessária. A química central da reação já demonstrou ser eficaz.

A médio e longo prazo, a tecnologia pode ser aplicada na indústria automóvel, bem como em geradores estacionários e móveis. Além disso, adapta-se a sistemas descentralizados de fornecimento elétrico, especialmente úteis em zonas remotas.