Um método simples para a fabricação de nanofumas de paládio de densidade extremamente baixa pode ajudar no avanço das tecnologias de armazenamento de hidrogênio, relata um novo estudo da Universidade da Califórnia, Davis.

Uma nanoespuma é o que parece - uma versão espumosa de algum material, cheio de poros muito pequenos. Introduzido pela primeira vez há cerca de 20 anos, nanofumas metálicas têm potencial para diversas aplicações. As estruturas porosas são fortes e leves - como suas contrapartes naturais de osso e cortiça. Paládio e alguns outros nano-espumas de metal também podem armazenar e liberar hidrogênio rapidamente, tornando-os um candidato ideal para células a combustível de hidrogênio.

Mas antes que os carros possam começar a abastecer via nanofoam, o uso de espumas metálicas em escala industrial deve superar os desafios, incluindo as exigentes condições de fabricação, contaminação e baixa cristalinidade, disse o autor sênior Kai Liu, professor de física na Faculdade de Letras e Ciências da UC Davis. Também é difícil conseguir espumas extremamente leves sem comprometer sua estabilidade, Liu observou.

As técnicas tradicionais de fabricação de espuma metálica podem exigir alta temperatura, alta pressão e ambientes químicos controlados. A equipe liderada pela UC Davis, em vez disso, confia em uma abordagem de química úmida que é adequada para aplicações industriais e também adaptável a outros tipos de espumas metálicas leves, Disse Liu.

"Isso abre uma plataforma totalmente nova para explorações de materiais interessantes, " ele disse.

A nova técnica usa nanofios de paládio como blocos de construção. Os nanofios são colocados na água, em seguida, misturado em uma pasta com vibrações ultrassônicas. A pasta é rapidamente imersa em nitrogênio líquido para congelar os fios no lugar. Finalmente, a mistura de gelo-nanofio é colocada no vácuo até que o gelo vaporize, deixando para trás uma espuma de nanofio de paládio puro. A densidade do material é tão baixa quanto um milésimo da densidade do paládio em sua forma de metal a granel e pode ser ajustada para diferentes aplicações, a equipe encontrou.

Os pesquisadores também estudaram as propriedades de armazenamento de hidrogênio da nanoespuma de paládio, encontrar o material demonstrou excelente capacidade de carga e taxa de absorção. A nanoespuma exibe excelente estabilidade termodinâmica, medido por técnicas calorimétricas especializadas no UC Davis Peter A. Rock Thermochemistry Laboratory. O laboratório é liderado pela co-autora Alexandra Navrotsky, que detém a cadeira Edward Roessler em Ciências Matemáticas e Físicas.

Os resultados foram publicados online em 20 de outubro, 2017, no jornal Química de Materiais .