Eletrodo universal viabiliza clulas de combustvel de prxima gerao

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 08/09/2023

Eletrodo universal

As clulas de combustvel so dispositivos que geram eletricidade com elevada eficincia utilizando hidrognio, uma fonte de energia limpa que s produz gua como subproduto.

Mas dificuldades tcnicas tm impedido que elas cumpram todo o seu potencial e ocupem seu lugar no dia a dia das pessoas e em ambientes comerciais e industriais.

por isso que est chamando tanto a ateno um desenvolvimento obtido por pesquisadores do Instituto Avanado de Cincia e Tecnologia da Coreia (KAIST), que criaram um eletrodo universal, aplicvel a todos os tipos de clulas de combustvel (clulas de xido slido condutoras de oxignio e de prtons), e que j demonstrou ser durvel o suficiente para aplicaes prticas.

Dependendo do tipo de on conduzido pelo eletrlito, as clulas a combustvel de cermica so categorizadas em clulas a combustvel de xido slido (SOFC: Solid Oxide Fuel Cells) ou clulas a combustvel de cermica protnica (PCFC: Protonic Ceramic Fuel Cells). Como ambas podem operar tanto para a produo de eletricidade quanto para a produo de hidrognio, as clulas de combustvel podem ser categorizadas num total de quatro tipos.

No entanto, esses dispositivos tm um problema crnico, com a velocidade da parte mais lenta da reao diminuindo com uma queda na temperatura, o que reduz grandemente a eficincia da clula. Tem havido grande esforo para resolver isto, j que as clulas precisam operar quentes demais, mas a maioria dos eletrodos disponveis tm baixa atividade cataltica e suas aplicaes so limitadas a dispositivos especficos, impedindo o chaveamento simples da clula entre a produo de energia e a produo de hidrognio.

Verstil e durvel

Para resolver esse problema, Jun Hyuk Kim e seus colegas doparam um material de xido de perovskita com um on de alta valncia do elemento tntalo (Ta5+). Com isso, a equipe conseguiu estabilizar o que normalmente uma estrutura cristalina altamente instvel, alm de obter uma melhoria na atividade cataltica superior a 100 vezes.

“Ns escapamos da ideia de que deveramos desenvolver um material completamente novo para resolver um problema existente e, em vez disso, sugerimos uma forma de controlar a estrutura cristalina de um material menos conhecido para desenvolver uma clula de combustvel de alta eficincia, e isso que torna estes resultados mais significativos,” disse o professor WooChul Jung.

O material foi aplicado e funcionou em todos os quatro tipos de clulas a combustvel. Alm disso, sua eficincia foi superior a qualquer um dos dispositivos relatados at agora, com um excelente desempenho ao funcionar de forma estvel durante mais de 700 horas, contra cerca de 100 horas de operao dos materiais existentes.

“Ao contrrio dos materiais relatados anteriormente, que s podiam ser aplicados a um tipo de dispositivo por vez, nosso material tem a flexibilidade de ser aplicvel a todos os quatro. Aguardamos, portanto, com expectativa a sua contribuio na comercializao de uma tecnologia energtica ecolgica, incluindo clulas de combustvel e equipamentos de separao de gua para a produo de hidrognio,” concluiu o professor Kang Taek Lee.

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