Se você está se perguntando quando um carro movido a hidrogênio se tornará uma opção viável para você, tenha coragem. Uma equipe incluindo cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) pode ter superado um obstáculo significativo para a fabricação de células de combustível de hidrogênio, criando uma maneira de verificar se os catalisadores caros de que as células precisam foram incorporados de forma rápida e eficaz. Métodos de medição aprimorados são essenciais para aproximar a energia do hidrogênio da produção em massa econômica.

Os veículos a hidrogênio ainda não conquistaram o caminho como os elétricos, mas não é por falta de eficiência ou respeito ao meio ambiente. O gás hidrogênio contém cerca de três vezes mais energia em massa do que os combustíveis fósseis, e o único subproduto de uma célula de combustível é a água. Mas, enquanto encher um tanque de combustível com hidrogênio é rápido, construir o motor não é, pelo menos pelos padrões industriais. Uma célula de combustível requer camadas finas de um catalisador à base de platina para converter hidrogênio em energia elétrica, e a indústria carece de uma maneira eficiente de avaliar as propriedades das camadas. Essa falta é uma razão apenas cerca de 1, 800 veículos a hidrogênio estavam na estrada cerca de um ano atrás, e podem custar o dobro de um veículo convencional.

O catalisador precisa terminar como duas camadas finas de cada lado de uma folha de polímero que se assemelha a um filme plástico, portanto, a abordagem da indústria tem sido tratar o catalisador como tinta. O processo mistura partículas de platina com carbono para formar um fluido preto profundo que até parece tinta. Em seguida, uma máquina semelhante a uma impressora de jornal distribui a mistura enquanto a folha se desenrola de um rolo gigante. O problema é que a platina nesta tinta custa mais de $ 35 por grama ($ 1, 000 a onça), portanto, os fabricantes precisam de uma maneira de garantir que apenas o suficiente seja estabelecido para fazer o trabalho - e nem uma gota a mais. E o processo deve ser rápido o suficiente para produzir células de combustível para milhares de carros por ano, o que significa que o plástico tem que rolar rapidamente.

O time, que incluiu cientistas do NIST e da indústria, encontraram uma resposta decorrente de sua experiência na medição de pequenos objetos para uma indústria completamente diferente:a fabricação de chips de computador. Mas sua abordagem usual, baseado em refletir a luz de um laser de uma superfície de chip, exigiu um repensar.

"Temos experiência em métodos ópticos para medir recursos menores que 10 nanômetros em chips, e as partículas de platina estão na mesma escala, "disse o cientista físico do NIST Michael Stocker." Nós sabíamos basicamente o que estávamos fazendo, mas os chips não voam a 30 metros (cerca de 100 pés) por minuto, então houve um desafio de velocidade. Mais, você está olhando para algo que é preto, então não tínhamos muita luz refletida para medir. "

Depois de enfrentar esse desafio por meio de pesquisa e desenvolvimento, a equipe construiu um novo instrumento usando tecnologia de prateleira que pode detectar os baixos níveis de luz refletidos nas minúsculas partículas de platina conforme a folha se move a um ou dois metros por minuto.

Stocker disse que não há barreiras fundamentais para expandir o método ou aumentar a velocidade para atender às necessidades futuras da indústria. Por exemplo, um fabricante poderia organizar uma linha desses instrumentos para digitalizar uma folha de um metro de largura, com cada um identificando os pontos problemáticos em uma seção específica. Embora o método provavelmente precise ser combinado com outras técnicas, como fluorescência de raios-X para formar uma solução completa, Stocker disse que isso deixa os fabricantes de células de combustível em um bom lugar.

"É tudo apenas engenharia óptica deste ponto em diante, "disse ele." A indústria pode cuidar daqui. "