p Degradação da platina, usado como um eletrodo chave na economia do hidrogênio, encurta severamente a vida útil dos dispositivos de conversão de energia eletroquímica, como células de combustível. Pela primeira vez, os cientistas elucidaram os movimentos dos átomos de platina que levam à degradação da superfície do catalisador. Seus resultados são publicados hoje em Catálise Natural . p Por mais de meio século, a platina é conhecida como um dos melhores catalisadores para a redução de oxigênio, uma das principais reações nas células de combustível. Contudo, é difícil atender à alta atividade e estabilidade de longo prazo dos catalisadores, necessárias para a implantação massiva da tecnologia de hidrogênio no setor de transporte.

p Cientistas liderados pela Universidade de Kiel (Alemanha), em colaboração com o ESRF, Universidade de Victoria (Canadá), Universidade de Barcelona (Espanha) e Forschungszentrum Jülich (Alemanha), agora descobri por que e como a platina se degrada. "Criamos uma imagem atomística para explicá-lo, "diz Olaf Magnussen, professor da Kiel University e autor correspondente do artigo.

p Para conseguir isso, a equipe foi para a linha de luz ID31 do ESRF para estudar as diferentes facetas dos eletrodos de platina em solução eletrolítica. Eles descobriram como os átomos se organizam e se movem na superfície durante os processos de oxidação, a principal reação responsável pela dissolução da platina.

p As descobertas abrem portas para a engenharia atomística:"Com este novo conhecimento, podemos imaginar almejar certas formas e arranjos de superfície de nanopartículas para aumentar a estabilidade do catalisador. Também podemos descobrir como os átomos se movem, então, poderíamos adicionar aditivos de superfície para suprimir átomos que se movem na direção errada, "explica Jakub Drnec, cientista da linha de luz ID31 e co-autor do estudo.

p O fato de que os experimentos ocorreram em condições eletroquímicas semelhantes ao que acontece no dispositivo real foi fundamental para traduzir as descobertas em tecnologia de célula de combustível. "Como a superfície da platina muda rapidamente durante a oxidação, essas medições só se tornaram possíveis graças a um novo, técnica muito rápida para caracterização da estrutura da superfície. Este método, difração de raios-X de superfície de alta energia, foi co-desenvolvido no ESRF, "explica Timo Fuchs, da Kiel University e co-autor do estudo. "E isso é, na verdade, a única técnica que pode fornecer esse tipo de informação no ambiente real, "acrescenta. Esta é a primeira publicação em que os movimentos atômicos foram determinados pela técnica nessas condições.

p Esta pesquisa deve seu sucesso à combinação das medições de raios-X no ESRF com medições de dissolução altamente sensíveis realizadas no Forschungszentrum Jülich e simulações de computador avançadas. "Somente essa combinação de diferentes técnicas de caracterização e cálculos teóricos fornece uma imagem completa do que acontece com os átomos no nível da nanoescala em um catalisador de platina, "diz Federico Calle-Vallejo da Universidade de Barcelona, responsável pelas simulações.

p A próxima etapa da equipe é continuar os experimentos que fornecem informações sobre os mecanismos de degradação de outras facetas do modelo, imitando bordas e cantos em partículas de catalisador. Esses resultados fornecerão um mapa da estabilidade da platina sob condições de reação e permitirão aos pesquisadores desenvolver estratégias racionais para o projeto de catalisadores mais estáveis ​​no futuro.