p Células de combustível, dispositivos que podem produzir eletricidade a partir de hidrogênio ou outros combustíveis sem queimá-los, são considerados uma nova forma promissora de fornecer energia a tudo, desde casas e carros até dispositivos portáteis como telefones celulares e laptops. Sua grande vantagem - a perspectiva de eliminar as emissões de gases de efeito estufa e outros poluentes - foi compensada por seu custo muito alto, e os pesquisadores vêm tentando encontrar maneiras de tornar os dispositivos mais baratos. p Agora, uma equipe do MIT liderada pelo Professor Associado de Engenharia Mecânica e Ciência e Engenharia de Materiais Yang Shao-Horn encontrou um método que promete aumentar drasticamente a eficiência dos eletrodos em um tipo de célula de combustível, que usa metanol em vez de hidrogênio como combustível e é considerada promissora como substituto de baterias em aparelhos eletrônicos portáteis. Uma vez que esses eletrodos são feitos de platina, aumentar sua eficiência significa que muito menos do metal caro é necessário para produzir uma determinada quantidade de energia.

p A chave para o aumento da eficiência, a equipe encontrou, é mudar a textura da superfície do material. Ao criar pequenos degraus de escada para a superfície em vez de deixá-la lisa, a capacidade do eletrodo de catalisar a oxidação do combustível e, assim, produzir corrente elétrica foi aproximadamente duplicada em experimentos, e os pesquisadores acreditam que um maior desenvolvimento dessas estruturas de superfície pode acabar produzindo aumentos muito maiores, produzindo mais corrente elétrica para uma determinada quantidade de platina.

p Seus resultados são relatados em 13 de outubro no Jornal da American Chemical Society . Os oito autores do artigo incluem o estudante de graduação em engenharia química Seung Woo Lee e o pesquisador de pós-doutorado em engenharia mecânica Shuo Chen, junto com Shao-Horn e outros pesquisadores do MIT, o Instituto de Ciência e Tecnologia do Japão, e Laboratório Nacional de Brookhaven.

p "Um de nossos focos de pesquisa é desenvolver catalisadores ativos e estáveis, "Shao-Horn diz, e este novo trabalho é um passo significativo em direção a "descobrir como a estrutura atômica da superfície pode aumentar a atividade do catalisador" em células a combustível de metanol direto.

p Resolvendo uma controvérsia

p Em seus experimentos, a equipe usou nanopartículas de platina depositadas na superfície de nanotubos de carbono com várias paredes. Lee diz que muitas pessoas têm experimentado o uso de nanopartículas de platina para células a combustível, mas os resultados do efeito do tamanho das partículas na atividade até agora têm sido contraditórios e controversos. "Algumas pessoas veem o aumento da atividade, algumas pessoas veem uma diminuição "na atividade à medida que o tamanho das partículas diminui." Tem havido uma controvérsia sobre como o tamanho afeta a atividade. "

p O novo trabalho mostra que o fator chave não é o tamanho das partículas, mas os detalhes de sua estrutura superficial. "Mostramos os detalhes das etapas de superfície apresentadas nas nanopartículas, e relacionar a quantidade de degraus da superfície à atividade ", afirma Chen. Ao produzir uma superfície com vários degraus, a equipe dobrou a atividade do eletrodo, e os membros da equipe agora estão trabalhando na criação de superfícies com ainda mais etapas para tentar aumentar ainda mais a atividade. Teoricamente, eles dizem, deve ser possível aumentar a atividade em ordens de magnitude.

p Shao-Horn sugere que o fator-chave é a adição das bordas das etapas, que parecem fornecer um local onde é mais fácil para os átomos formarem novas ligações. A adição de etapas cria mais desses sites ativos. Além disso, a equipe mostrou que as estruturas de degraus são estáveis ​​o suficiente para serem mantidas ao longo de centenas de ciclos. Essa estabilidade é a chave para ser capaz de desenvolver células a combustível de metanol direto práticas e eficazes.

p Os membros da equipe também esperam entender se as etapas aprimoram a outra parte do processo que ocorre em uma célula de combustível. Este estudo analisou o aumento da oxidação, mas o outro lado de uma célula de combustível sofre redução de oxigênio. A adição de degraus à superfície também aumenta a redução de oxigênio? "Precisamos descobrir por que isso acontece, ou porque não, "Shao-Horn diz. Os pesquisadores esperam ter respostas para essa pergunta nos próximos meses.

p Fornecido pelo Massachusetts Institute of Technology (notícias:web)