Destaque
Novo método para projetar materiais 3D em nano escala pode tornar as células a combustível mais eficientes
Cientistas da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW) em Sydney, na Austrália, demonstraram uma nova técnica para criar minúsculos materiais 3D que poderiam eventualmente tornar as células de combustível como as baterias de hidrogênio mais baratas e sustentáveis.
No estudo publicado na revista Science Advances, pesquisadores da Escola de Química da UNSW mostraram que é possível fazer ‘crescer’ sequencialmente estruturas hierárquicas interconectadas em 3D em nanoescala, que possuem propriedades químicas e físicas únicas para suportar reações de conversão de energia.
Em química, estruturas hierárquicas são configurações de unidades como moléculas dentro de uma organização de outras unidades que podem ser ordenadas. Fenômenos semelhantes podem ser vistos no mundo natural, como em pétalas de flores e galhos de árvores. Mas onde essas estruturas têm um potencial extraordinário é em um nível além da visibilidade do olho humano: em nanoescala.
Usando métodos convencionais, os cientistas acharam desafiador replicar essas estruturas 3D com componentes metálicos em nanoescala: “Até o momento, os cientistas conseguiram montar estruturas do tipo hierárquico em microns (milésimos de milímetros) ou escala molecular”, disse o professor Dr. Richard Tilley, diretor da Unidade de Microscópio Eletrônico da UNSW e autor sênior do estudo. “Mas para obter o nível de precisão necessário para montar em nanoescala, precisávamos desenvolver uma metodologia totalmente nova de baixo para cima”, explicou o pesquisador.
Os pesquisadores usaram a síntese química, uma abordagem que constrói compostos químicos complexos a partir de outros mais simples. Eles foram capazes de cultivar cuidadosamente ramos de níquel estruturados em cristais hexagonais em núcleos estruturados em cristais cúbicos para criar estruturas hierárquicas 3D com dimensões de cerca de 10 a 20 nanômetros.
A nanoestrutura 3D interconectada resultante possui uma alta área superficial, alta condutividade devido à conexão direta de um núcleo metálico e ramificações e possui superfícies que podem ser modificadas quimicamente. Essas propriedades a tornam um eletrocatalisador ideal – substância que ajuda a acelerar a velocidade das reações – na reação de evolução do oxigênio, processo crucial na conversão de energia. As propriedades da nanoestrutura foram examinadas usando análise eletroquímica de microscópios eletrônicos de última geração fornecidos pela Unidade de Microscópio Eletrônico da UNSW.
Nanocatalisadores em células de combustível
Nos catalisadores convencionais, que geralmente são esféricos, a maioria dos átomos fica presa no meio da esfera. Existem muito poucos átomos na superfície, o que significa que a maior parte do material é desperdiçada, pois não pode participar do ambiente de reação.
Mas essas novas nanoestruturas 3D são projetadas para expor mais átomos ao ambiente de reação, o que pode facilitar uma catálise mais eficiente e eficaz para conversão de energia, disse o professor Tilley.
“Se [esse material] for usado em uma célula a combustível ou bateria, ter uma área de superfície maior para o catalisador significa que a reação será mais eficiente ao converter hidrogênio em eletricidade”, concluiu o Dr. Richard Tilley.
Acesse o artigo científico completo (em inglês).
Acesse a notícia completa na página da Universidade de Nova Gales do Sul (em inglês).
Fonte: Ben Knight, UNSW.
Os comentários constituem um espaço importante para a livre manifestação dos usuários, desde que cadastrados no Canal Ambiental e que respeitem os Termos e Condições de Uso. Portanto, cada comentário é de responsabilidade exclusiva do usuário que o assina, não representando a opinião do Canal Ambiental, que pode retirar, sem prévio aviso, comentários postados que não estejam de acordo com estas regras.
Por favor, faça Login para comentar