p (PhysOrg.com) - A adição de cristais extremamente pequenos ao material eletrolítico sólido tem o potencial de aumentar consideravelmente a eficiência das células de combustível. Os pesquisadores da TU Delft foram os primeiros a documentar isso com precisão. Seu segundo artigo sobre o assunto em muito pouco tempo foi publicado na revista científica, Materiais Funcionais Avançados . p Os pesquisadores da Faculdade de Ciências Aplicadas da TU Delft estavam concentrando seus esforços na melhoria dos materiais eletrolíticos. Este é o material entre dois eletrodos, por exemplo, em uma célula de combustível ou bateria. Quanto melhores forem as características do eletrólito, o melhor, de forma mais compacta ou mais eficiente, a célula de combustível ou bateria funciona.

p O eletrólito é geralmente um líquido, mas isso tem uma série de desvantagens. O líquido tem que estar muito bem fechado, por exemplo, e ocupa uma quantidade relativamente grande de espaço. "Portanto, seria preferível ter um eletrólito feito de matéria sólida, "diz o estudante de doutorado Lucas Haverkate." Infelizmente, isso também tem desvantagens. A condutividade em matéria sólida não é tão boa quanto em líquido. "

p "Em uma questão sólida, você tem uma rede de íons, em que virtualmente todas as posições na rede são tomadas. Isso torna difícil para as partículas carregadas (prótons) se moverem de um eletrodo para outro. É um pouco como um engarrafamento em uma rodovia. O que você precisa fazer é criar espaços livres na rede. "

p Uma das maneiras de conseguir isso, e, portanto, de aumentar a condutividade em eletrólitos sólidos, é adicionar nanocristais (de sete nanômetros a cerca de cinquenta nanômetros), de Dióxido de Titânio. "Uma característica desses TiO ₂ cristais é que atraem prótons, e isso cria mais espaço na rede. "Os nanocristais são misturados no eletrólito com um ácido sólido (CsHSO ₄ ) Este último material 'entrega' os prótons aos cristais. “A adição dos cristais parece causar um enorme salto na capacidade condutiva, até um fator de 100, "conclui Haverkate.

p Esta notável conquista de TU Delft já resultou em duas publicações na revista científica Advanced Functional Materials. Dezembro passado, Haverkate publicou um artigo sobre a teoria por trás dos resultados. Seu colega estudante de doutorado, Wing Kee Chan, é o autor principal de um segundo item que apareceu na mesma publicação esta semana. Chan se concentrou no lado experimental da pesquisa. "O bom dessas duas publicações é que os resultados experimentais e a base teórica se complementam fortemente, "diz Haverkate.

p Chan realizou medições no material eletrolítico usando o método de difração de nêutrons. Isso envolve o envio de nêutrons através do material. A forma como os nêutrons se dispersam permite deduzir certas características do material, como a densidade dos prótons nos cristais. Haverkate:"É a primeira vez que as medições foram feitas de eletrólitos de material sólido desta forma, e em uma escala tão pequena. O fato de termos tecnologias de pesquisa nuclear no Reactor Institute Delft à nossa disposição foi tremendamente valioso. "

p Contudo, a combinação de TiO ₂ e CsHSO ₄ não marca o fim da busca por um eletrólito de material sólido adequado. Outras combinações de materiais serão testadas que podem alcançar melhores pontuações na área de estabilidade, por exemplo. Professor Fokko Mulder, quem é o supervisor de PhD de Haverkate e Chan, diz. "Nesta fase, estamos mais preocupados em adquirir um entendimento fundamental e um modelo útil, do que a questão concreta de descobrir qual é o material mais adequado. É importante que identifiquemos o efeito dos nanocristais, e dar-lhe uma base teórica. Acho que há um grande potencial para esses eletrólitos. Eles também têm o benefício extra de continuar a funcionar bem em uma ampla gama de temperaturas, o que é de particular relevância para aplicá-los em células de combustível. "