O Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan, da Coreia do Sul, introduziu novos modelos de baixo custo, células a combustível de hidrocarbonetos de alta eficiência.

A comercialização da 'célula de combustível de gás natural' finalmente veio à tona, graças ao recente desenvolvimento de materiais de eletrodo que mantêm a estabilidade de longo prazo em combustíveis de hidrocarbonetos. A vantagem de usar este material inclui o uso de metal de transição interno como um catalisador adicional em uma condição operacional de célula de combustível.

Essa descoberta vem de uma pesquisa, conduzido pela Professora Guntae Kim de Energia e Engenharia Química da UNIST em colaboração com a Professora Jeeyoung Shin da Sookmyoung Women's University, Professor Jeong Woo Han da Universidade de Seul, Professor Young-Wan Ju da Universidade Wonkwang, e o professor Hu Young Jeong da UNIST. Seus resultados, publicado online na edição de junho da prestigiosa revista Nature Communications , surgiram como candidatos promissores para a próxima geração de tecnologia de células a combustível de óxido sólido de hidrocarboneto direto (SOFCs).

Uma célula de combustível de óxido sólido (SOFC) é um dispositivo de conversão eletroquímica que produz eletricidade pela oxidação de um combustível. SOFC ainda está sujeito a um desenvolvimento bastante intenso por seus benefícios competitivos inesquecíveis de estabilidade a longo prazo, uma alta flexibilidade de combustível, baixas emissões, bem como um custo relativamente baixo. SOFCs são uma possível célula de combustível de próxima geração, pois são capazes de aumentar a eficiência acima de 90% ao usar o calor de exaustão. Contudo, a comercialização bem-sucedida de SOFCs foi atrasada devido ao seu alto custo de produção, principalmente relacionado ao desenvolvimento de materiais de eletrodo em células a combustível de hidrocarbonetos.

O professor Kim resolveu o problema de garantir o hidrogênio desenvolvendo um novo material anódico (catalisador) que pode usar hidrocarbonetos diretamente, conhecidos como líquidos de gás natural (LGLs) e GLP, como combustível de SOFC. Usando este cataquista recém-desenvolvido, SOFC pode operar a célula de combustível sem converter o hidrocarboneto em hidrogênio externamente.

No estudo, a equipe de pesquisa propôs que os metais de transição sejam exsolvidos do novo material do ânodo na atmosfera redutora. Geralmente, os metais de transição atuam como catalisadores de oxidação de combustível em SOFC. Eles também relataram que as nanopartículas de Co e Ni dissolvidas na superfície da perovskita em camadas mostram boa estabilidade sem degradação notável. Além disso, a única célula apresenta 1,2 W / ㎠ em H2 a 800 oC, indicando que o desempenho é duas vezes maior do que o do material do eletrodo convencional (0,6 W / ㎠).

"Embora os materiais de ânodo existentes tenham demonstrado bom desempenho inicial, devido à sua instabilidade de longo prazo e processo de fabricação complexo, eles não podiam ser operados de forma confiável ao usar hidrocarbonetos diretamente como combustível, "diz o professor Kim, autor correspondente do artigo. "O novo material do ânodo reduz o processo de fabricação e mantém uma boa estabilidade, que deve acelerar a comercialização da SOFC. "

De acordo com a equipe de pesquisa, suas descobertas fornecem uma chave para entender as tendências de exsolução em metais de transição (Mn, Co, Ni e Fe) contendo perovskitas e projetar óxidos de perovskita altamente catalíticos para reforma de combustível e eletro-oxidação.