Cientistas criaram células de combustível sem platina com potência recorde.

Nova tecnologia à base de níquel e carbono promete reduzir o custo e alargar a utilização das células de combustível

Investigadores da Universidade Cornell desenvolveram um catalisador para células de combustível que dispensa metais preciosos, como a platina ou o paládio. Este novo material, assente em níquel com uma cobertura de carbono, apresenta elevada actividade em meio alcalino, o que o torna uma solução promissora para aplicações mais vastas.

As células de combustível convencionais funcionam em meio ácido, onde a estabilidade dos catalisadores depende de metais nobres. Esse requisito, porém, encarece fortemente a tecnologia e limita a sua adopção. A abordagem agora proposta recorre a um ambiente alcalino, no qual é possível usar metais mais acessíveis, como níquel, ferro e cobalto, entre 500 e 1000 vezes mais baratos.

O principal obstáculo das células de combustível alcalinas sempre foi a baixa velocidade da reacção de oxidação do hidrogénio. O níquel, apesar de ter potencial, oxida-se rapidamente e perde desempenho. Para contornar esse problema, os cientistas revestiram o níquel com uma camada muito fina de carbono derivada de grafeno, com apenas 3–4 átomos de espessura. Essa película impede a oxidação do níquel e preserva a sua actividade.

Nos ensaios realizados, o catalisador atingiu uma potência de 1 W por centímetro quadrado, ultrapassando as metas definidas pelo Departamento de Energia dos EUA para células de combustível que utilizam metais preciosos. Este resultado coloca a tecnologia em posição competitiva face aos sistemas tradicionais.

O novo catalisador foi igualmente testado em condições que reproduzem o funcionamento real das células de combustível. Os estudos mostraram que o revestimento de carbono trava de forma eficaz a entrada de oxigénio no níquel, mantendo as suas propriedades intactas. Tal foi confirmado por imagens à escala atómica obtidas através de microscopia.

Embora a durabilidade actual do sistema seja de cerca de 2000 horas, abaixo do objectivo de 15 000 horas, os investigadores acreditam que melhorias de engenharia permitirão alcançar a estabilidade necessária. A própria química fundamental da reacção já demonstrou que funciona.

No futuro, esta tecnologia poderá ser aplicada na indústria automóvel, bem como em geradores estacionários e móveis. Além disso, adapta-se a sistemas descentralizados de fornecimento de electricidade, sobretudo em zonas remotas.