Pesquisadores da Washington State University desenvolveram uma nova maneira de fazer de baixo custo, catalisadores de átomo único para células de combustível - um avanço que poderia tornar a tecnologia de energia limpa mais viável economicamente.

Seu trabalho é publicado no Materiais de energia avançados Diário.

As células a combustível de hidrogênio são críticas para a economia de energia limpa, pois são mais de duas vezes mais eficientes na geração de eletricidade do que os poluentes motores de combustão. Seu único resíduo é a água.

Contudo, o alto preço dos catalisadores à base de platina, usados ​​para a reação química em células a combustível, dificulta significativamente sua comercialização.

Em vez da rara platina, pesquisadores gostariam de usar metais não preciosos, como ferro ou cobalto. Mas as reações com esses metais abundantemente disponíveis tendem a parar de funcionar depois de um curto período de tempo.

"Catalisadores de baixo custo com alta atividade e estabilidade são fundamentais para a comercialização das células a combustível." disse Qiurong Shi, pesquisador pós-doutorado na Escola de Engenharia Mecânica e de Materiais (MME) e co-autor do artigo.

Recentemente, os pesquisadores desenvolveram catalisadores de átomo único que funcionam tão bem em laboratório quanto com metais preciosos. Os pesquisadores conseguiram melhorar a estabilidade e a atividade dos metais não preciosos trabalhando com eles em nanoescala como catalisadores de átomo único.

Neste novo trabalho, a equipe de pesquisa da WSU, liderado por Yuehe Lin, um professor do MME, usou sais de ferro ou cobalto e a pequena molécula de glucosamina como precursores em um processo direto de alta temperatura para criar os catalisadores de átomo único. O processo pode reduzir significativamente o custo dos catalisadores e pode ser facilmente ampliado para produção.

Os catalisadores de ferro-carbono que desenvolveram eram mais estáveis ​​do que os catalisadores comerciais de platina. Eles também mantiveram boa atividade e não foram contaminados, o que geralmente é um problema com metais comuns.

“Este processo tem muitas vantagens, "disse Chengzhou Zhu, um primeiro autor no artigo que desenvolveu o processo de alta temperatura. “Viabiliza a produção em larga escala, e nos permite aumentar o número e aumentar a reatividade dos sítios ativos no catalisador. "

O grupo de Lin colaborou no projeto com Scott Beckman, um professor associado do MME na WSU, bem como com pesquisadores da Advanced Photon Source no Argonne National Laboratory e Brookhaven National Laboratory para caracterização de materiais.

"A facilidade do usuário de caracterização de materiais avançados nos laboratórios nacionais revelou os sítios de átomo único e as frações ativas dos catalisadores, que levou a um melhor design dos catalisadores, "disse Lin.