p Já em 1930, inventores comercializaram células de combustível como uma fonte versátil de energia. Agora, pesquisadores do Japão destacaram a química impressionante de um componente essencial de uma tecnologia de célula de combustível que está por vir. p Em um estudo publicado recentemente no Journal of Physical Chemistry Letters , pesquisadores da Universidade de Tsukuba revelaram o transporte sucessivo de prótons - transferência de energia - em um cristal avançado à base de carbono para futuras células de combustível, e a química que sustenta esse fenômeno.

p Esses cristais são empolgantes como eletrólitos sólidos - meios de transferência de energia - nas tecnologias de células de combustível que estão por vir. Eletrólitos sólidos têm vantagens, como alta eficiência de energia e estabilidade de longo prazo, que faltam alguns eletrólitos. Eletrólitos sólidos à base de imidazol são focos comuns de estudo. Os pesquisadores levantam a hipótese de que os cristais de succinato de hidrogênio imidazólio podem exibir transporte sucessivo de prótons, também conhecido como salto de próton. Atualmente, isso não foi rigorosamente confirmado, algo que os pesquisadores da Universidade de Tsukuba pretendiam abordar.

p "Uma ampla gama de trabalhos de laboratório e simulações de computador são consistentes com o transporte unidirecional de prótons em cristais de succinato de hidrogênio imidazólio, "diz o autor principal e principal do estudo, Professor Yuta Hori. "Porque esta hipótese requer mais testes, calculamos a energia molecular versus a geometria molecular de nossos cristais, e comparamos nossos resultados com dados experimentais. "

p Para fazer isso, os pesquisadores estudaram estruturas cristalinas conhecidas para investigar uma estrutura química conhecida como ligações de hidrogênio. A dinâmica do hidrogênio nessas ligações facilita o transporte de prótons dentro dos cristais e pode ser caracterizada experimentalmente por espectroscopia de infravermelho.

p "Os resultados da espectroscopia foram claros, "explica Hori." Descobrimos que a 100 ° C, em comparação com 30 ° C, houve uma mudança para maior energia em um pico que pertence ao transporte de prótons. "

p Além disso, os picos calculados dos pesquisadores - aqueles correspondentes a unidades químicas que contribuem fortemente para as ligações de hidrogênio - eram consistentes com os dados experimentais.

p "Usamos esses resultados para construir um modelo que traçou como um próton é transferido de uma unidade de imidazol para outra, "diz Hori." Nossa superfície de energia potencial calculada forneceu dados geométricos e energéticos que são consistentes com o salto de prótons. "

p As células de combustível são usadas hoje para alimentar uma ampla gama de infraestrutura civil e tecnologias, e normalmente produzem poucas emissões. Melhorar a utilidade das células de combustível em aplicações mais diversas, alcançado em parte pela compreensão de como eles funcionam, ajudará a minimizar o desperdício de energia nos próximos anos.