(Phys.org) - células de combustível, que geram eletricidade a partir da energia química de um combustível como o hidrogênio, não são intrinsecamente capazes de armazenar energia. Quando o suprimento de hidrogênio de uma célula de combustível acaba ou é temporariamente interrompido, a saída de energia da célula diminui rapidamente para zero. Se um aplicativo requer armazenamento de energia, então, a célula de combustível deve ser acoplada a um dispositivo de armazenamento de carga externa, como uma bateria, o que aumenta o peso e o volume do sistema. Mas agora os pesquisadores projetaram uma célula de combustível de hidrogênio com um novo ânodo que pode fornecer eletricidade até 14 vezes mais do que as células de combustível convencionais, que podem ser particularmente úteis para aplicações de energia móvel.

Os pesquisadores, Quentin Van Overmeere, Kian Kerman, e Shriram Ramanathan, na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard em Cambridge, Massachusetts, publicaram seu estudo sobre as células a combustível de óxido sólido (SOFCs) armazenadoras de energia em uma edição recente da Nano Letras .

Em seu estudo, os pesquisadores fabricaram o ânodo da célula de combustível de óxido sólido com óxido de vanádio ou uma combinação de óxido de vanádio e platina porosa. O vanádio é conhecido por sua tendência de mudar o estado de oxidação, um processo que envolve a transferência de elétrons. Uma vez que a chave para permitir que as células de combustível armazenem carga é o uso de materiais que podem transferir cargas elétricas de forma reversível, As propriedades do vanádio o tornam um bom candidato para essas tecnologias.

"Este SOFC de filme fino aproveita os avanços recentes na operação de baixa temperatura para incorporar um material novo e mais versátil, "disse Ramanathan." O óxido de vanádio no ânodo se comporta como um material multifuncional, permitindo que a célula de combustível gere e armazene energia. "

Os experimentos dos pesquisadores mostraram que, depois que o fornecimento de hidrogênio combustível é desligado, células de combustível com ânodo de óxido de vanádio podem gerar energia por mais de 3 minutos, em comparação com cerca de 10-15 segundos para células de combustível com ânodos de platina porosos. Ambas as células de combustível produziram uma quantidade comparável de energia, e os pesquisadores esperam que as melhorias futuras se estendam ainda mais neste período. Com a capacidade de armazenar energia eletroquímica, o novo dispositivo pode ser pensado como uma combinação das características de uma célula de combustível e uma bateria.

Por enquanto, os pesquisadores não sabem exatamente o que permite que a nova célula de combustível funcione depois que seu fornecimento for interrompido. Eles identificaram e testaram três possíveis mecanismos de armazenamento de carga, com os resultados mostrando que a oxidação reversível do ânodo contribuiu com uma parte da carga observada, mas não deu conta de tudo isso. A descoberta sugere que a geração de energia na ausência de combustível decorre de múltiplos mecanismos.

Embora a identificação dos mecanismos subjacentes exija mais pesquisas, a descoberta de que os ânodos de óxido de vanádio podem armazenar energia e fornecer energia quando o suprimento de combustível se esgota pode ser útil para o desenvolvimento de futuras fontes de energia em miniatura. Os aplicativos podem incluir sistemas autônomos em miniatura, tecnologias militares, e outros dispositivos que precisam operar por curtos períodos de tempo.

"Veículos aéreos não tripulados, por exemplo, realmente se beneficiaria com isso, "disse Van Overmeere." Quando é impossível reabastecer no campo, um impulso extra de energia armazenada pode estender a vida útil do dispositivo significativamente. "

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