p Não existem soluções mágicas para as necessidades globais de energia. Mas as células de combustível em que a energia elétrica é aproveitada diretamente da vida, reações químicas autossustentáveis ​​prometem alternativas mais baratas aos combustíveis fósseis. p Para facilitar a conversão de energia mais rápida nessas células, cientistas dispersam nanopartículas feitas de metais especiais chamados metais 'nobres', por exemplo ouro, prata e platina ao longo da superfície de um eletrodo. Esses metais não respondem quimicamente como outros metais na macroescala, mas seus átomos se tornam mais responsivos na nanoescala. Nanopartículas feitas desses metais atuam como um catalisador, aumentando a taxa da reação química necessária que libera elétrons do combustível. Enquanto as nanopartículas estão sendo pulverizadas no eletrodo, elas se comprimem como massa, formando aglomerados maiores. Esta tendência de compactação, chamado sinterização, reduz a área de superfície total disponível para moléculas do combustível para interagir com as nanopartículas catalíticas, evitando assim que eles realizem todo o seu potencial nessas células de combustível.

p Pesquisa da Nanoparticles by Design Unit do Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST), em colaboração com o Laboratório Nacional SLAC nos EUA e o Centro Austríaco de Microscopia Eletrônica e Nanoanálise, desenvolveu uma maneira de evitar a compactação de nanopartículas de metais nobres, encapsulando-os individualmente dentro de uma concha porosa feita de óxido de metal. Os pesquisadores do OIST publicaram suas descobertas em Nanoscale. Seu trabalho tem aplicações imediatas no campo da nano-catálise para a fabricação de células a combustível mais eficientes.

p Os pesquisadores do OIST projetaram um novo sistema. Eles encapsularam nanopartículas de paládio em uma casca de óxido de magnésio. Em seguida, eles dispersaram essa combinação núcleo-casca em um eletrodo e mediram as habilidades do eletrodo imerso em melhorar a taxa da reação eletroquímica que ocorre nas células a combustível de metanol. Eles demonstraram que as nanopartículas de paládio encapsuladas fornecem um desempenho significativamente superior do que as nanopartículas de paládio nuas.

p Os pesquisadores do OIST haviam percebido anteriormente que as nanopartículas de óxido de magnésio poderiam formar conchas porosas em torno das nanopartículas de metal nobre enquanto estudavam as nanopartículas de magnésio e paládio separadamente. A porosidade dessa armadura adicionada garante que ela não impeça que as moléculas do combustível atinjam o paládio encapsulado. Imagens de microscopia eletrônica confirmaram que a camada de óxido de magnésio simplesmente atua como um espaçador entre os núcleos de paládio enquanto eles tentam aderir uns aos outros, permitindo que cada um realize todo o seu potencial reativo.

p O avançado sistema de deposição de nanopartículas no OIST permitiu aos pesquisadores ajustar os parâmetros experimentais e variar a espessura da casca encapsulante, bem como o número de nanopartículas de paládio no núcleo com relativa facilidade. Ajustar tamanhos e estruturas de nanopartículas altera suas propriedades físicas e químicas para diferentes aplicações.

p "Mais combinações núcleo-casca podem ser tentadas usando nossa técnica, com metais mais baratos que paládio, por exemplo, como níquel ou ferro. Nossos resultados mostram promessa suficiente para continuar nesta nova direção, "disse Vidyadhar Singh, o primeiro autor do artigo, e pós-doutorado sob a supervisão do Prof. Mukhles Sowwan, o diretor da Unidade Nanopartículas por Design do OIST, que também era um autor correspondente do artigo.