Embora a vantagem esteja no lado dos veículos elétricos, o mercado ainda não tem bem a certeza de qual será o melhor substituto para os combustíveis fósseis. Há muitos estudos e especialistas que afirmam ser o hidrogénio o verdadeiro combustível “zero emissões”, limpo desde a produção ao consumo, mas os custos parecem ser o grande entrave.
Para combater o maior problema para a implementação do hidrogénio nos veículos, foi desenvolvido um novo catalisador que combina técnicas mais modernas e materiais mais baratos, para substituir, por exemplo, a platina. Poderá ser um novo rumo para este mercado.
A nova técnica poderá revolucionar o pensamento sobre o futuro dos combustíveis que usaremos nas estradas do planeta. Se o custo é um dos principais fatores de lenta apresentação de alternativas movidas a hidrogénio, este novo catalisador, apresentado por cientistas da Brown University, pode ser a solução.
O novo catalisador combina uma camada externa de átomos de platina pura com camadas alternadas de átomos de platina e cobalto no seu núcleo. As camadas ordenadas ajudam a apertar a carcaça e a proteger o cobalto, o que torna o catalisador mais reativo e durável, aumentando a vida útil da célula do combustível de hidrogénio.
A questão fundamental está na capacidade de colocar um novo catalisador que tornaria os veículos movidos a células de hidrogénio mais baratos e muito mais competitivos.
Segundo as informações que foram dadas a conhecer, esta nova tecnologia é baseada em nanopartículas de uma liga de platina e cobalto, colocando neste catalisador materiais que, além de mais baratos (removendo parte da platina pura utilizada), são também mais eficientes e duráveis.
As células de combustível de hidrogénio prometem veículos que, com a infraestrutura certa, combinam emissões zero de carros elétricos com a autonomia e a liberdade dos combustíveis fósseis convencionais.
Qual a necessidade do catalisador?
Para que as células de combustível funcionem, precisam de um catalisador para facilitar a reação de redução de oxigénio. As células de combustível contêm uma membrana de troca de protões (PEMFC – Proton-exchange membrane fuel cells) com hidrogénio num lado e ar que contém oxigénio no outro.
Na reação de redução de oxigénio para gerar eletricidade, existe a necessidade de um catalisador para que a reação funcione. Caso contrário, existem vários obstáculos na produção de energia.
Neste processo, a platina é o principal catalisador, mas é um material caro, ineficiente e propenso a impurezas.
Nas palavras de um dos investigadores responsáveis envolvido no processo, Junrui Li, a liga de platina com metais como o cobalto é mais barata e torna o catalisador mais eficaz, mas o metal de base oxida rapidamente sob condições adversas.
Para evitar isso, a equipa da Universidade Brown criou nanopartículas que consistiam numa camada externa de platina pura e um interior construído de camadas alternadas de átomos de platina e cobalto.
Estas camadas intensificam as capacidades reativas da platina, evitando que os átomos escapem na reação, aumentando assim o tempo de vida útil do elemento catalisador.
O arranjo dos átomos na camada central ajuda a suavizar e apertar a rede de platina na camada externa. Isso aumenta a reatividade da platina e, ao mesmo tempo, protege os átomos de cobalto de serem consumidos durante a reação. É por isso que estas partículas têm um desempenho muito superior às partículas de liga com arranjos aleatórios de átomos de metal.
Referiu o cientista Shouheng.
Da teoria à realidade
Quando testado este novo catalisador, as nano-partículas catalíticas mostram que já superam os resultados da platina e conseguem manter-se ativas depois de 30 mil ciclos de voltagem, valor onde a platina tem quebras significativas.
No entanto, a equipa enfatiza que o que acontece numa bancada do laboratório é diferente do que acontece dentro de uma célula de combustível com maior temperatura e acidez.
O novo catalisador foi enviado ao Laboratório Nacional de Los Alamos para testes adicionais dentro de uma célula de combustível real.
A equipa refere que os testes indicam que o novo catalisador excede as metas estabelecidas pelo Departamento de Energia dos EUA (DOE) para atividade inicial e durabilidade a longo prazo, com uma atividade inicial de 0,56 amperes por miligrama e uma atividade após 30 000 ciclos (equivalente a cinco anos dentro de uma célula de combustível) de 0,45 amperes.
Mesmo após 30 000 ciclos, o nosso catalisador ainda excedeu a meta definido pelo DOE para a atividade inicial. Esse tipo de desempenho num ambiente de célula de combustível do mundo real é realmente promissor.
Ainda há muito trabalho a desenvolver sobre um caminho que parece agora promissor, depois deste teste em que os valores dão indicações claras de sucesso, é importante enviar já um pedido provisório de patente.
Agora é colocar toda a tecnologia em cenários reais para se obter mais informações de várias outras variáveis que podem trazer informações importantes no desenvolvimento futuro deste tipo de tecnologia.