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

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

Há muito que as células de combustível prometem energia limpa e eficiente, mas há um entrave difícil de contornar: o preço dos catalisadores. A dependência de metais preciosos como a platina ou o paládio tem travado a adoção em larga escala. Agora, investigadores da Universidade de Cornell (Cornell University) apresentaram um catalisador para células de combustível que dispensa esses materiais caros.

Em vez do funcionamento “clássico” em meio ácido - onde a estabilidade do catalisador praticamente obriga ao uso de metais nobres - a equipa aposta num meio alcalino. Nesta configuração, passam a ser viáveis metais muito mais económicos, como o níquel, o ferro e o cobalto, que podem ser 500 a 1000 vezes mais baratos.

O principal obstáculo 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. Os cientistas contornaram isto ao revestir o níquel com uma camada ultrafina de carbono tipo grafeno, com apenas 3–4 átomos de espessura. Esse revestimento protege o níquel da oxidação e ajuda a manter a sua atividade.

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 utilizam metais preciosos. Este resultado torna a tecnologia competitiva face aos sistemas tradicionais.

O novo catalisador foi avaliado em condições que simulam o funcionamento real de uma célula de combustível. Os estudos indicaram que o revestimento de carbono bloqueia eficazmente a entrada de oxigénio no níquel, preservando as suas propriedades. Isto foi confirmado por imagens à escala atómica obtidas com técnicas de 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 fundamental da reação já demonstrou funcionar.

No futuro, a tecnologia poderá ter aplicação na indústria automóvel, bem como em geradores estacionários e móveis. Além disso, encaixa em sistemas descentralizados de fornecimento elétrico, especialmente úteis em zonas remotas.