p O oxigênio ameaça os catalisadores sustentáveis ​​que usam hidrogênio para produzir eletricidade em células de combustível. Pesquisadores de Bochum e Marselha desenvolveram uma maneira de combater isso. p Catalisadores eficientes para converter hidrogênio em eletricidade em células de combustível para a transição de energia são muitas vezes baseados em caros, metais raros, como platina. O uso de metais mais baratos e componentes biológicos que funcionam com a mesma eficiência até agora encurtaram a vida útil dos catalisadores, pois são sensíveis ao oxigênio. Uma equipe de pesquisa de Bochum e Marselha conseguiu integrar esse catalisador em uma película protetora extremamente fina de blocos de construção molecular que o protege do oxigênio e, portanto, torna sua vida útil praticamente infinita, mantendo sua capacidade de trabalhar com eficiência. Os relatórios da equipe no Jornal da American Chemical Society em 16 de setembro de 2019.

p Os pesquisadores liderados pelo professor Nicolas Plumeré do Grupo de Excelência Ruhr Explores Solvation (Resolv) da Ruhr-Universität Bochum (RUB) trabalharam neste estudo junto com o Dr. Vincent Fourmond e o Dr. Christophe Léger do Centre national de la recherche scientifique Marseille .

p Camadas espessas não são boas na prática

p As equipes vêm trabalhando há algum tempo para fazer biocatalisadores eficientes contendo hidrogenases sensíveis ao oxigênio durarem mais. “Desenvolvemos um mecanismo de autodefesa baseado em um filme de polímero condutor há cerca de cinco anos, "explica Nicolas Plumeré. Os elétrons produzidos durante a oxidação do hidrogênio são transportados pelo filme e reagem com o oxigênio, que é assim removido antes que possa atingir o interior do catalisador, onde as enzimas sensíveis ao oxigênio estão localizadas. "Contudo, não foi possível usar os catalisadores na prática, "diz o pesquisador." Com mais de 100 micrômetros, os filmes de polímero eram tão espessos que prejudicavam a eficiência. "

p No trabalho atual, os pesquisadores mostram que, mesmo em um filme de polímero muito mais fino, as hidrogenases estão protegidas do oxigênio. "Surpreendentemente, esses filmes, que têm apenas alguns micrômetros de espessura, são ainda mais robustos do que os mais grossos, "diz Nicolas Plumeré. 50 por cento do catalisador agora contribui para a catálise - o número era de apenas 0,3 por cento para filmes de proteção mais espessos.

p Camada protetora definida feita de pequenas esferas moleculares

p Os blocos de construção que compõem a película protetora estão no cerne do novo desenvolvimento. Por esta, os pesquisadores usam pequenas esferas com um diâmetro de apenas cinco nanômetros, todos os quais têm uma estrutura idêntica, conhecidos como dendrímeros. Isso permitiu que eles controlassem com precisão a espessura da camada resultante.

p Os dendrímeros podem transportar elétrons com mais eficiência do que os polímeros usados ​​anteriormente. "Este aumento de condutividade significa que os elétrons se movem mais rapidamente através do filme e são capazes de parar o oxigênio a uma distância maior do catalisador, "explica Plumeré.

p 22, 000 anos de catálise eficiente

p Os pesquisadores ficaram surpresos ao observar que a espessura do filme protetor tem um efeito significativo na vida útil do catalisador:em um filme de três micrômetros de espessura, um catalisador sobrevive na presença de oxigênio por apenas cerca de dez minutos. Se o filme tiver seis micrômetros de espessura, a vida útil pode ser estendida até um ano nas mesmas condições. "Outros dois micrômetros de espessura, teoricamente, estendem a vida útil do catalisador para 22, 000 anos, "dizem os pesquisadores, espantado.

p Assistência de boa vizinhança prolonga a vida

p A equipe ficou igualmente surpresa com o fato de a película protetora não apenas manter afastadas as moléculas de oxigênio prejudiciais, mas é ainda capaz de reativar um catalisador que não é mais funcional, fornecendo-lhe elétrons de um catalisador ativo vizinho. "Em outras palavras:os catalisadores nesta película protetora não apenas protegem a si próprios, mas também uns aos outros, "resume Plumeré. Essa propriedade também permite que os catalisadores tenham uma vida infinita em camadas protetoras com apenas três micrômetros de espessura.

p "Essa longevidade extrema nos traz mais um passo mais perto de usar esses biocatalisadores sensíveis ao oxigênio em células de combustível, "diz a equipe de pesquisa.