Notícia

Primeira célula a combustível microfluídica impressa em 3D é desenvolvida na UFMS

Fonte

UFMS | Universidade Federal do Mato Grosso do Sul

Data

terça-feira, 2 junho 2020 15:15

Áreas

Energia. Tecnologias.

O pesquisadores Katia-Emiko Guima, doutoranda em Química da Universidade Federal do Mato Grosso do Sul (UFMS), e o professor Dr. Cauê Martins, do Departamento de Física da UFMS, acabam de publicar o estudo “Célula a combustível microfluídica impressa em 3D alimentada por glicerol”. Eles desenvolveram a primeira célula a combustível microfluídica impressa em 3D para conversão de glicerol em energia, em projeto de pesquisa financiado pela Fundect. Os resultados foram publicados na revista científica Lab on Chip.

“Os conversores de energia do tipo células a combustível (CCs) são capazes de converter energia química em energia elétrica por meio de duas semi-reações, a eletro-oxidação de um combustível e a eletroredução de um oxidante. Essas CCs podem ser alimentadas por hidrogênio, o que acontece em veículos e motores estacionários, ou ainda podem ser alimentados por compostos orgânicos, como o glicerol”, explica o professor Cauê.

Glicerol é um coproduto que corresponde a 10% da produção total de biodiesel, de baixo valor e um álcool considerado com um potencial combustível para as CCs. Mas como sua estrutura orgânica é de difícil eletro-oxidação, o que diminui a eficiência do dispositivo, os pesquisadores utilizaram uma célula miniaturizada para conseguir utilizá-lo.

“Neste cenário, aparecem as células a combustível microfluídicas (µFC), que possuem o mesmo princípio de funcionamento das CCs, mas são miniaturizadas. As µFC podem ser configuradas de diferentes formas e ainda assim manter elevada eficiência, isso porque não contém membrana interna permeável a íons”, expõe o pesquisador.

As células a combustível microfluídicas podem ser utilizadas individualmente para qualquer dispositivo de baixa potência.

“Por exemplo, imagine utilizar um dispositivo de Point of Care para o diagnóstico de uma doença no meio da Amazônia. Não se tem energia, então nesse caso é possível passar alguns líquidos por dentro da µFC para gerar corrente elétrica e carregar aquele dispositivo. Então as µFCs servem para carregar qualquer dispositivo de baixa potência, se for utilizado sozinho ou outra possibilidade é escalar via scale out, usar vários desses em série para produzir alta potência, para partes de computadores  ou quaisquer sensores”, relata o Dr. Cauê.

Em 2018, durante estágio de pós-doutoramento no Canadá, o professor Cauê desenvolveu uma célula a combustível microfluídica alimentada por glicerol com a maior potência já reportada, um benchmarking até hoje não superado.

“Retornando ao Brasil, quis dar prosseguimento aqui sobre o que eu aprendi no Canadá, que é feito em poucas partes do mundo, mas não tínhamos os equipamentos para seguir com o trabalho; foi então que apareceu a inédita ideia de imprimir esses dispositivos. O glicerol foi utilizado nessas células impressas em 3D como prova-de-conceito, mas podemos utilizar outro combustível. A escolha foi estratégica por ser um co-produto da produção de biodiesel de valor muito baixo”, explica o especialista

A peça impressa em 3D é uma opção à construção de peças em dimetil polissiloxano (PDMS). “Conseguimos imprimir em 3D com alta resolução, contendo catalisadores porosos modificados com nanopartículas metálicas, em um processo muito mais rápido e mais barato que aquele empregado para construir células de PDMS, então a inovação é principalmente dada pela impressão em 3D desse dispositivo”, enfatiza o pesquisador. O dispositivo impresso em 3D pode ser facilmente reproduzido com baixíssimo custo e produz elevada potência, a mais alta para qualquer dispositivo microfluídico alimentado por álcool.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

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Fonte: Paula Pimenta, UFMS. Imagem: Divulgação, UFMS.