Uma equipe de pesquisa na Coréia sintetizou nanopartículas de metal que podem melhorar drasticamente o desempenho de catalisadores de células de combustível de hidrogênio usando tecnologia de fabricação de semicondutores. O Instituto de Ciência e Tecnologia da Coréia (KIST) anunciou que a equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Sung Jong Yoo do Centro de Pesquisa de Células de Combustível de Hidrogênio conseguiu sintetizar nanopartículas por um método físico em vez das reações químicas existentes usando a tecnologia de pulverização catódica, que é uma tecnologia de deposição de filme de metal fino usada na fabricação de semicondutores.
As nanopartículas metálicas têm sido estudadas em vários campos nas últimas décadas. Recentemente, nanopartículas metálicas vêm atraindo atenção como um catalisador crítico para células a combustível de hidrogênio e sistemas de eletrólise de água para produzir hidrogênio. As nanopartículas metálicas são preparadas principalmente através de reações químicas complexas. Além disso, são preparados com substâncias orgânicas prejudiciais ao meio ambiente e aos seres humanos. Portanto, custos adicionais são inevitavelmente incorridos para o seu tratamento e as condições de síntese são desafiadoras. Portanto, um novo método de síntese de nanopartículas que possa superar as deficiências da síntese química existente é necessário para estabelecer o regime de energia do hidrogênio.

O processo de sputtering aplicado pela equipe de pesquisa KIST é uma tecnologia que reveste um filme metálico fino durante o processo de fabricação de semicondutores. Nesse processo, o plasma é usado para cortar grandes metais em nanopartículas, que são então depositadas em um substrato para formar um filme fino. A equipe de pesquisa preparou nanopartículas usando "glicose", um substrato especial que impediu a transformação das nanopartículas metálicas em um filme fino usando plasma durante o processo. O método de síntese usou o princípio da deposição física de vapor usando plasma em vez de reações químicas. Portanto, nanopartículas metálicas podem ser sintetizadas usando este método simples, superando as limitações dos métodos de síntese química existentes.

O desenvolvimento de novos catalisadores foi dificultado porque os métodos de síntese química existentes limitavam os tipos de metais que poderiam ser usados ​​como nanopartículas. Além disso, as condições de síntese devem ser alteradas dependendo do tipo de metal. No entanto, tornou-se possível sintetizar nanopartículas de metais mais diversos através do método de síntese desenvolvido. Além disso, se essa tecnologia for aplicada simultaneamente a dois ou mais metais, nanopartículas de liga de várias composições podem ser sintetizadas. Isso levaria ao desenvolvimento de catalisadores de nanopartículas de alto desempenho baseados em ligas de várias composições.

A equipe de pesquisa do KIST sintetizou um catalisador de nanopartículas de liga de platina-cobalto-vanádio usando essa tecnologia e aplicou para a reação de redução de oxigênio em eletrodos de células de combustível de hidrogênio. Como resultado, a atividade do catalisador foi sete e três vezes maior do que os catalisadores de platina e ligas de platina-cobalto que são usados ​​comercialmente como catalisadores para células a combustível de hidrogênio, respectivamente. Além disso, os pesquisadores investigaram o efeito do vanádio recém-adicionado em outros metais nas nanopartículas. Eles descobriram que o vanádio melhorou o desempenho do catalisador, otimizando a energia de ligação platina-oxigênio por meio de simulação de computador.

Dr. Sung Jong Yoo do KIST comentou:"Através desta pesquisa, desenvolvemos um método de síntese baseado em um novo conceito, que pode ser aplicado a pesquisas focadas em nanopartículas metálicas para o desenvolvimento de sistemas de eletrólise de água, células solares, petroquímicos." Ele acrescentou:"Vamos nos esforçar para estabelecer uma economia de hidrogênio completa e desenvolver tecnologia neutra em carbono, aplicando nanopartículas de liga com novas estruturas, que têm sido difíceis de implementar, para [desenvolver] tecnologias de energia ecologicamente corretas, incluindo células de combustível de hidrogênio". + Explorar mais

Métodos de síntese em larga escala para catalisadores de átomo único para células de combustível alcalinas