p A figura à esquerda mostra as tendências dos preços da platina nas últimas duas décadas e a figura à direita explica a alternativa:células a combustível de membrana de troca aniônica (AEMFCs). Crédito:QIN Shuai et al.
p Como a energia renovável mais limpa, a energia do hidrogênio tem atraído atenção especial em pesquisas recentes. Ainda assim, a comercialização de células a combustível de membrana de troca de prótons tradicionais (PEMFCs), que consomem hidrogênio e produzem eletricidade, é seriamente restringido devido à reação química do cátodo de PEMFCs, que depende em grande parte de caros catalisadores à base de platina. p Uma solução é mudar o eletrólito ácido de PEMFCs para alcalino. Essas células de combustível são chamadas de células de combustível de membrana de troca aniônica (AEMFCs), e permitem o uso de elementos de metal mais baratos, como Co, Ni ou Mn para projetar eletrocatalisadores.
p A equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Gao Minrui da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) seguiu esta solução e desenvolveu uma maneira prática e escalável para fabricar uma nova liga de Ni-W-Cu, Ni
5,2 WCu
2,2 , como cátodo para AEMFCs. O resultado foi publicado em
Nature Communications .
p A equipe primeiro cresceu Cu (OH)
2 nanofios de um esqueleto de espuma tridimensional de cobre por oxidação anódica. Os nanofios obtidos foram então imersos em uma solução contendo elementos Ni e W. Após a síntese hidrotérmica e recozimento, a liga Ni-W-Cu foi produzida.
p O Ni ternário
5,2 WCu
2,2 A liga pode catalisar a oxidação de hidrogênio em meio alcalino 4,31 vezes mais eficiente do que o ânodo de platina / carbono de referência.
p Ele tem um potencial de oxidação tão alto quanto 0,3 V em comparação com o eletrodo de hidrogênio reversível e pode manter alta atividade por até 20h sob tal sobrepotencial, ânodos de processo baseados em metais não pertencentes ao grupo da platina.
p Diagrama de síntese de Ni5.2WCu2.2 e um eletrodo Ni5.2WCu2.2 de tamanho 3 × 10cm2 obtido desta forma. Crédito:QIN Shuai et al.
p O catalisador de liga também mostrou excelente resistência ao envenenamento por CO, e manteve alta atividade em 20.000 ppm CO / H
2 atmosfera mista.
p A análise mostrou que a densidade projetada de estados de Ni
5,2 WCu
2,2 liga está no nível de Fermi mais baixo, o que indica que a liga tem a energia ideal de ligação de hidrogênio. O efeito de liga de vários elementos torna a liga à base de Ni um catalisador de alta atividade e oferece resistência à oxidação.
p Este trabalho lança luz sobre uma futura exploração de ligas de múltiplos elementos compostas de metais baratos, ajudando assim o desenvolvimento de catalisadores de oxidação de hidrogênio mais eficientes para ânodos de AEMFC.
