Pesquisadores do Institut National de la Recherche Scientifique, Québec está procurando juncos, plantas altas de pântanos, para fazer catalisadores mais baratos para células de combustível de alto desempenho.

Devido às crescentes demandas globais de energia e à ameaça causada pela poluição ambiental, a busca pelo novo, fontes limpas de energia estão ativadas.

Ao contrário de uma bateria, que armazena eletricidade para uso posterior, uma célula de combustível gera eletricidade a partir de materiais armazenados, ou combustíveis.

O combustível à base de hidrogênio é uma fonte de combustível muito limpa que só produz água como subproduto, e poderia substituir efetivamente os combustíveis fósseis. A fim de tornar o combustível de hidrogênio viável para o uso diário, células de combustível de alto desempenho são necessárias para converter a energia do hidrogênio em eletricidade.

As células de combustível de hidrogênio usam catalisadores de platina para conduzir a conversão de energia, mas a platina é cara, responsável por quase metade do custo total de uma célula de combustível de acordo com Qiliang Wei, um Ph.D. estudante do grupo de Shuhui Sun do Institut National de la Recherche Scientifique - Énergie, Matériaux et Télécommunications que estuda alternativas de baixo custo para catalisadores de platina.

É aqui que os juncos entram em cena. Como foi publicado em um artigo recente de Wei, "Um catalisador de Si-Fe / N / C ativo e robusto derivado de palheta residual para redução de oxigênio, "os juncos são ricos em silício, e como um material orgânico, eles também são uma fonte de carbono.

Uma possível substituição para o catalisador de platina consiste em ferro, compostos de nitrogênio e carbono, e embora seja promissor, ele tem alguns problemas. É muito menos estável do que a platina, e embora muito mais barato, os materiais necessários para obter carbono ainda podem ser caros. Silício, como aquele encontrado em juncos, poderia melhorar a atividade do catalisador, permitindo que mais nitrogênio se agrupasse com o ferro, e também promove grafitização, o processo de transformar carbono em grafite em outro material, o que poderia aumentar a estabilidade dos catalisadores.

A descoberta da utilidade do silício neste processo também ajuda a resolver a questão do custo, usando juncos e restos de hastes murchas que ocorrem naturalmente no final do ciclo de vida da planta como fonte de carbono e silício. Wei foi capaz de usar biomassa residual de junco para produzir os catalisadores de ferro-nitrogênio-carbono e, usando a fonte de luz canadense, foi capaz de confirmar o papel do silício nesses catalisadores, caracterizando seu desempenho com e sem a adição de silício.

Contudo, O trabalho de Wei ainda não acabou. A composição do catalisador precisa ser otimizada, então, usar esses catalisadores derivados de resíduos de palheta em células de combustível pode ser viável. Também pode criar oportunidades para novas formas de baterias. As baterias de metal-ar usam os mesmos catalisadores de platina que as células de combustível para usar elementos no ar como o terminal positivo, em vez de um metal mais caro.

"Para o trabalho neste artigo, testamos apenas o desempenho de meia célula. Na próxima etapa, vamos aplicá-lo a uma pilha de células de combustível real, que está mais próximo da aplicação real, "disse Wei." Às vezes, o catalisador é muito bom para uma meia célula, mas pode não ser muito eficiente para uma célula inteira. Quando tentamos usá-lo com a célula de combustível completa, podemos precisar otimizar mais parâmetros, como a estrutura do carbono. "

“Se pudermos converter resíduos para agregar valor aos materiais, será de grande interesse para a indústria. Nosso experimento aqui fornece uma rota promissora que pode ser usada para projetar catalisadores altamente ativos e estáveis ​​para células de combustível, "disse Wei.