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Catalisadores para células de hidrogênio foram sintetizados… em fornos de microondas comuns!

Pesquisadores conseguiram criar num simples forno microondas um novo tipo de catalisador para redução de oxigênio altamente eficiente. Esta reação é a mais importante em células de combustível usando hidrogênio.

5 anos atrás

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A necessidade é a mãe da invenção, já dizia Platão. Cientistas suecos e chineses mostraram como uma liga única composta por paládio aninhado em nano-ilhas incorporadas em nanopartículas de tungstênio criou um novo tipo de catalisador para redução de oxigênio altamente eficiente, a reação mais importante em células de combustível à hidrogênio. Com a crescente demanda mundial por energia e a necessidade de investir na produção de energia sustentável, grupos de pesquisa em todo o mundo trabalham de forma intensiva para desenvolver novos sistemas avançados de conversão e armazenamento de energia com alta eficiência, baixo custo e compatibilidade ambiental.

Sistemas de células de combustível representam uma alternativa promissora para a produção de energia com baixa emissão de carbono. Células de combustível tradicionais são, porém, limitadas pela necessidade de catalisadores eficientes para conduzir as reações químicas envolvidas no seu funcionamento. Historicamente, a platina e as suas ligas têm sido utilizadas como catalisadores, o anódico e catódico das baterias, mas o custo elevado da platina aliada a sua baixa abundância, motiva pesquisadores para encontrar catalisadores eficientes baseados em metais menos raros.

Em nosso estudo, descrevemos uma nova liga, com paládio (Pd) e tungstênio (W) com proporção de apenas 1/8, mas que ainda tem eficiência semelhante a um catalisador de platina pura. O custo, seria 40 vezes menor”, diz Thomas Wagberg, professor do Departamento de Física da Universidade de Umeå.

A explicação para a eficiência tão elevada é a morfologia original da liga. Não é nem uma liga homogênea, nem um sistema de duas fases totalmente separados, mas sim algo entre os dois. Através de  experimentos avançados, os pesquisadores mostraram que a liga é composta por ilhas metálicas de paládio, incorporadas na liga de paládio/tungstênio. O tamanho das ilhas tem cerca de um nanômetro de diâmetro e são compostas por 10 ~ 20 átomos que são segregadas na superfície. O ambiente único em torno das ilhas de paládio deu origem a efeitos especiais, fazendo com que todos juntos se transformem em catalisadores altamente eficientes para a redução de oxigênio.

Para estabilizar as nanopartículas em aplicações práticas, as ilhas são ordenadas com carbono mesoporoso. O objetivo da ancoragem é manter as nanopartículas estáveis ​​ao longo do tempo, impedindo-os de se fundirem nos testes da células de combustível. 

A formação do material original é baseado num método de síntese, o que pode ser realizado num forno de microondas comum comprado no supermercado local. Se não fosse a utilização de argônio como gás inerte protetor, seria totalmente possível sintetizar este catalisador avançado na minha própria cozinha.” — Thomas Wagberg

Wagberg e seus colegas pesquisadores receberam recentemente o financiamento da Fundação Kempe para comprar um forno microondas mais avançado, para que eles possam conduzir experimentos com o objetivo de refinar algumas das propriedades do catalisador.

Fonte: SD.

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