Imagem TEM (microscópio eletrônico de tunelamento) de um nanotubo de carbono decorado com aglomerados de platina (cor brilhante). Crédito:Aalto University
A platina é um metal muito caro e, portanto, um dos gargalos que impede o crescimento das energias renováveis. A platina é usada como catalisador em eletrolisadores que armazenam energia elétrica como compostos químicos, e também desempenha um papel importante nas células de combustível, conversores catalíticos e muitos processos químicos usados na indústria.
Um grupo de pesquisadores da Aalto University liderado pelos professores Tanja Kallio e Kari Laasonen desenvolveu um método de fabricação de eletrocatalisadores que usa apenas um centésimo da quantidade de platina geralmente usada em produtos comerciais. A atividade alcançada com o novo material é semelhante à dos eletrocatalisadores comerciais. O método é baseado nas características especiais dos nanotubos de carbono.
'Quando a platina é eletrodepositada na superfície dos nanotubos de carbono, ele forma partículas que consistem em alguns átomos. Em outros materiais, como o grafeno, a platina forma nanopartículas maiores ', Tanja Kallio explica.
'Acreditamos que isso ocorre porque os átomos de carbono da superfície curva estão em um estado de tensão, o que os torna propensos a estabilizar a platina na superfície do nanotubo. Isso garante que os átomos de platina formem partículas pequenas e cataliticamente ativas. Nossa modelagem mostrou que quanto mais tensas as ligações de carbono são, melhor será a estabilização da platina. Tubos menores são mais curvos, o que torna a tensão maior, então o diâmetro dos nanotubos também é importante. '
DFT (teoria funcional da densidade) sugere que os nanotubos de carbono estabilizam átomos de platina simples e que a reação de evolução de hidrogênio ocorre de forma mais eficiente em suas superfícies, em comparação com nanopartículas de platina convencionais. Crédito:Aalto University
Um terço do preço
Os eletrolisadores armazenam energia elétrica na forma de energia de ligação de hidrogênio. Na prática, este mecanismo é usado para armazenar energia flutuante, como a energia eólica, e equilibrar a diferença entre demanda e produção. Uma vez que o eletrocatalisador representa aproximadamente um terço do preço do eletrolisador, reduzir a quantidade de platina necessária tornaria o processo significativamente mais barato.
'Além do preço da platina, a disponibilidade do metal também é um problema. Platinum está na lista da UE de matérias-primas críticas, o que significa que seu uso é problemático, seja por sua escassez, seja por problemas geopolíticos. É por isso que a UE pretende reduzir o uso de platina ', Kallio afirma e enfatiza que até agora a funcionalidade do eletrocatalisador desenvolvido na Aalto University só foi comprovada em condições de laboratório.
'Em condições de pequena escala e à temperatura ambiente, o eletrocatalisador é estável e utilizável por muito tempo. A próxima etapa é aumentar a escala de produção e testar a funcionalidade do eletrocatalisador em aplicações práticas, que muitas vezes são realizados em uma temperatura mais alta. '
