p A platina tem sido usada há muito tempo como um catalisador para permitir a reação de redução de oxidação no centro da tecnologia de células de combustível. Mas o alto custo do metal é um fator que tem impedido as células de combustível de competir com formas mais baratas de fornecer energia para automóveis e residências. p Agora, os pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia desenvolveram um novo sistema catalítico à base de platina que é muito mais durável do que os sistemas comerciais tradicionais e tem uma vida útil potencialmente mais longa. O novo sistema poderia, à longo prazo, reduzir o custo de produção de células de combustível.

p No estudo, que foi publicado em 15 de julho na revista ACS Nano Letras , os pesquisadores descreveram uma possível nova maneira de resolver uma das principais causas da degradação dos catalisadores de platina, sinterização, um processo no qual partículas de platina migram e se agrupam, reduzindo a área de superfície específica da platina e fazendo com que a atividade catalítica caia.

p Para reduzir essa sinterização, os pesquisadores desenvolveram um método para ancorar as partículas de platina ao seu material de suporte de carbono usando pedaços do elemento selênio.

p “Existem estratégias para mitigar a sinterização, como o uso de partículas de platina de tamanho uniforme para reduzir a instabilidade química entre elas, "disse Zhengming Cao, um estudante visitante de pós-graduação na Georgia Tech. "Este novo método usando selênio resulta em uma forte interação metal-suporte entre a platina e o material de suporte de carbono e, portanto, durabilidade aprimorada. Ao mesmo tempo, as partículas de platina podem ser usadas e mantidas em um tamanho pequeno para atingir alta atividade catalítica a partir da área de superfície específica aumentada. "

p O processo começa carregando esferas em nanoescala de selênio na superfície de um suporte de carbono comercial. O selênio é então derretido sob altas temperaturas para que se espalhe e cubra uniformemente a superfície do carbono. Então, o selênio reage com um precursor de sal da platina para gerar partículas de platina menores que dois nanômetros de diâmetro e uniformemente distribuídas pela superfície do carbono.

p A interação covalente entre o selênio e a platina fornece uma forte ligação para ancorar de forma estável as partículas de platina ao carbono.

p "O sistema de catalisador resultante foi notável tanto por sua alta atividade como catalisador quanto por sua durabilidade, "disse Younan Xia, professor e presidente da família Brock no Departamento de Engenharia Biomédica Wallace H. Coulter da Georgia Tech e da Emory University.

p Devido ao aumento da área de superfície específica da platina em nanoescala, o novo sistema catalítico inicialmente mostrou atividade catalítica três vezes e meia maior do que o valor puro de um catalisador de platina-carbono comercial de última geração. Então, a equipe de pesquisa testou o sistema catalítico usando um teste de durabilidade acelerado. Mesmo depois dos 20, 000 ciclos de varredura eletropotencial, o novo sistema ainda proporcionava uma atividade catalítica mais de três vezes maior do que o sistema comercial.

p Os pesquisadores usaram microscopia eletrônica de transmissão em diferentes estágios do teste de durabilidade para examinar por que a atividade catalítica permaneceu tão alta. Eles descobriram que as âncoras de selênio eram eficazes em manter a maioria das partículas de platina no lugar.

p "Depois dos 20, 000 ciclos, a maioria das partículas permaneceu no suporte de carbono sem desprendimento ou agregação, "Cao disse." Acreditamos que este tipo de sistema catalítico tem um grande potencial como uma forma escalonável de aumentar a durabilidade e a atividade dos catalisadores de platina e, eventualmente, melhorar a viabilidade do uso de células de combustível para uma gama mais ampla de aplicações. "