Projeto das funcionalidades da heteroestrutura NCO / CeO2 para rápida migração de prótons. Crédito: Ciência (2020). DOI:10.1126 / science.aaz9139
Uma equipe de pesquisadores afiliados a várias instituições na China desenvolveu uma maneira de reduzir a temperatura operacional de células a combustível cerâmicas usando um eletrólito de alta condutividade de prótons. Em seu artigo publicado na revista Ciência , o grupo descreve seu eletrólito e como funcionou bem quando testado em uma célula a combustível de hidrogênio. Meng Ni e Zongping Shao, com a Hong Kong Polytechnic University e a Nanjing Tech University, respectivamente, publicaram um artigo Perspective na mesma edição do periódico, descrevendo a necessidade de células a combustível de cerâmica com funcionamento mais frio e explicando ainda mais o trabalho realizado pela equipe na China.
Uma célula de combustível é um dispositivo que produz eletricidade a partir de reações químicas. Uma célula de combustível de cerâmica de prótons é baseada em materiais eletrolíticos de cerâmica que exibem alta condutividade protônica em altas temperaturas, tipicamente 800 ° a 1000 ° C. Ni e Shao observam que reduzir as temperaturas de operação das células a combustível de cerâmica é um objetivo dos engenheiros para melhorar sua durabilidade e eficiência, e também torná-los mais baratos de produzir. Eles também observam que há duas opções disponíveis atualmente para fazer isso:tornar o eletrólito mais fino para diminuir a resistência, ou desenvolver um novo eletrólito. Esforços anteriores para reduzir a espessura do eletrólito foram frustrados por dificuldades na produção em massa e altos custos de produção associados. Neste novo esforço, os pesquisadores escolheram a segunda opção e desenvolveram um novo eletrólito que consiste em um Na x CoO 2 -CEO 2 composto. O teste mostrou que o eletrólito tinha uma condutividade de 0,1 a 0,3 S cm -1 quando aquecido entre 370 ° a 520 ° C. Para testar mais completamente o eletrólito, os pesquisadores usaram-no para construir uma célula de combustível de hidrogênio e descobriram que era capaz de fornecer 1 watt por centímetro. Eles também notaram que o dispositivo poderia operar como um eletrolisador para a produção de hidrogênio, operando ao contrário.
Ni e Shao sugerem que o trabalho realizado pela equipe na China é importante porque mostra que diferentes tipos de eletrólitos podem ser usados para reduzir a temperatura de operação das células a combustível cerâmicas, embora também reconheçam que é necessário mais trabalho para determinar se a nova abordagem pode ser comercializada.
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