Notícia

Cientistas aumentam durabilidade de células a combustível para veículos movidos a hidrogênio

Fonte

Universidade Pohang de Ciência e Tecnologia

Data

terça-feira, 21 julho 2020 08:05

Áreas

Energia. Mobilidade. Sustentabilidade.

Quando uma bicicleta fica molhada pela chuva, a estrutura e a corrente podem ficar oxidadas, o que diminui a vida útil da bicicleta. As células a combustível de veículos movidos a hidrogênio são dispositivos que criam energia elétrica através da movimentação de elétrons, desencadeando reações de oxidação e redução separadamente. Mas elas também corroem quando expostas ao oxigênio. Como essas células podem ser protegidas para evitar a oxidação?

Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Dr. Yong-Tae Kim e pelo doutorando Sang Moon Jung, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Pohang de Ciência e Tecnologia (POSTECH), na Coreia do Sul, usou um catalisador (Pt/HxWO3) que combina platina e bronze de tungstênio para resolver o problema de corrosão em células a combustível que ocorre quando carros a hidrogênio estão desligados. O catalisador – recentemente apresentado em um artigo publicado na revista científica Nature Catalysis  -demonstrou promover a oxidação do hidrogênio e suprimir seletivamente as reações de redução do oxigênio (ORR).

À medida que os carros a hidrogênio ecologicamente corretos se tornam mais comuns, a corrida pela pesquisa e desenvolvimento para melhorar o desempenho das células a combustível – o coração dos carros a hidrogênio – está se tornando intensa em todo o mundo. O desempenho das células a combustível automotivo é significativamente baixo devido às interrupções intermitentes em comparação com as células a combustível geradoras de energia que não param quando são iniciadas. Isso ocorre porque, quando a ignição é desligada, a ORR ocorre quando o ar é temporariamente introduzido no ânodo e a corrosão dos componentes catódicos acelera à medida que o potencial do catodo aumenta instantaneamente.

A equipe de pesquisa se concentrou no fenômeno Transição Metal-Isolante (TMI), que pode alterar seletivamente a condutividade dos materiais, dependendo do ambiente ao redor, para resolver o problema da degradação e durabilidade em células a combustível automotivas.

Em particular, a equipe de pesquisa concentrou-se no óxido de tungstênio (WO3), tradicionalmente usado como material de descoloração elétrica, uma vez que altera muito a condutividade através da inserção e redução de prótons. A aplicação do fenômeno TMI do WO3 em operação normal resulta em uma reação do eletrodo, mantendo o estado H-WO3 (condutor) com a inserção de um próton. Por outro lado, quando a ignição é desligada, o ar misturado é aspirado, o que aumenta a pressão do oxigênio e o transforma em WO3 (subcondutor), que interrompe a reação do eletrodo, resolvendo o problema da corrosão catódica.

Os catalisadores da reação de oxidação de hidrogênio seletiva Pt/HxWO3 transmitidos pelo fenômeno de TMI apresentaram mais que o dobro da durabilidade dos materiais catalisadores comerciais convencionais de Pt/C em condições de desligamento na avaliação de células a combustível automotivas.

“Esta pesquisa melhorou drasticamente a durabilidade das células a combustível automotivas. Prevê-se que a comercialização de carros a hidrogênio seja mais fácil por essas descobertas”, concluiu o professor Yong-Tae Kim.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Pohang (em inglês).

Fonte: Universidade Pohang de Ciência e Tecnologia. Imagem: Getty Images.