Nanoligas de platina (cinza) e ítrio (azul) são criadas usando pulverização catódica em uma câmara de vácuo. Isso é feito direcionando o plasma (roxo) para um pedaço de platina com pequenos pedaços de ítrio anexados. Os filmes de liga finos nanômetros efetivamente transformam oxigênio (vermelho) e prótons (branco) em água. É essa reação que faz com que a célula a combustível gere eletricidade. Crédito:Niklas Lindahl
Um novo tipo de nanocatalisador pode resultar no tão esperado avanço comercial para carros com células de combustível. Os resultados da pesquisa da Chalmers University of Technology e da Technical University of Denmark mostram que é possível reduzir significativamente a necessidade de platina, um metal precioso e raro, criando uma nanoliga usando uma nova técnica de produção. A tecnologia também é adequada para produção em massa.
Mesmo que existam carros com células de combustível por cerca de cinquenta anos, avanços não levaram a um avanço comercial. Os catalisadores nas células de combustível de hoje requerem grandes quantidades de platina, que é um dos metais mais caros do mundo.
"Uma solução nano é necessária para a produção em massa de catalisadores eficientes em termos de recursos para células de combustível. Com nosso método, apenas um décimo da platina é necessária para as reações mais exigentes. Isso pode reduzir a quantidade de platina necessária para uma célula de combustível em cerca de 70 por cento, "diz Björn Wickman, pesquisador do Departamento de Física da Chalmers University of Technology.
Se esse nível de eficiência for possível em uma célula de combustível, a quantidade de platina necessária seria comparável à usada em um conversor catalítico de um carro comum.
"Esperançosamente, isso permitirá que as células de combustível substituam os combustíveis fósseis e também sejam um complemento para carros movidos a bateria, "diz Björn Wickman.
Pesquisas anteriores mostraram que é possível misturar platina com outros metais, como ítrio, para reduzir a quantidade de platina em uma célula de combustível. Mesmo assim, ninguém ainda conseguiu criar ligas com esses metais na forma de nanopartículas de maneira que possam ser usadas para produção em larga escala. O principal problema é que o ítrio se oxida em vez de formar uma liga com a platina.
Platina pura com finas folhas fixas de ítrio foram usadas para criar as novas nanoligas que são dez vezes mais eficazes que a platina pura em células de combustível. Crédito:Mia Halleröd Palmgren
Este problema foi agora resolvido pelos pesquisadores Chalmers combinando os metais em uma câmara de vácuo usando uma técnica chamada sputtering. O resultado é uma película fina nanométrica da nova liga que permite a produção em massa de catalisadores de células a combustível de platina e ítrio.
Para usar o novo material, as células de combustível de hoje precisam mudar um pouco, mas isso cria oportunidades incríveis.
“Quando podemos usar nossos recursos melhor, economizamos o meio ambiente e reduzimos custos. As células de combustível convertem energia química em energia elétrica usando hidrogênio e oxigênio - tendo a água como único produto. Eles têm um enorme potencial para soluções de energia sustentável no transporte, eletrônicos portáteis e energia, "diz Niklas Lindahl, pesquisador do Departamento de Física da Chalmers.
