Cientistas criaram células de combustível com potência recorde, sem platina

Nova tecnologia à base de níquel e carbono promete reduzir custos e alargar o uso de células de combustível

Em vez de depender de metais raros e caros, uma equipa de investigadores da Cornell University encontrou uma forma de manter o desempenho das células de combustível com materiais muito mais acessíveis. Eles desenvolveram um novo catalisador que dispensa metais preciosos como platina ou paládio, apostando num composto de níquel com um revestimento de carbono, com elevada atividade em meio alcalino - um passo importante para tornar esta tecnologia mais viável e difundida.

Até aqui, muitas células de combustível tradicionais operavam em ambiente ácido, onde a estabilidade dos catalisadores praticamente obriga ao uso de metais nobres. O problema é simples: o preço desses materiais trava a adoção em larga escala. A alternativa proposta passa por usar um meio alcalino, que permite recorrer a metais mais baratos como níquel, ferro e cobalto, estimados em 500 a 1000 vezes mais económicos.

O principal obstáculo para células de combustível alcalinas era a baixa velocidade da reação de oxidação do hidrogénio. O níquel, apesar de promissor, oxida-se rapidamente e perde atividade. Os cientistas contornaram essa limitação ao cobrir o níquel com uma camada ultrafina de carbono do tipo grafeno, com apenas 3–4 átomos de espessura. Esse revestimento funciona como escudo contra a oxidação, mantendo o níquel ativo.

Nos testes, o catalisador atingiu uma potência de 1 W por centímetro quadrado, superando as metas do Departamento de Energia dos EUA para células de combustível que usam metais preciosos. Este resultado coloca a solução em pé de igualdade com sistemas mais convencionais.

O novo catalisador foi avaliado em condições que simulam o funcionamento real de células de combustível. Os estudos indicaram que o revestimento de carbono bloqueia eficazmente a entrada de oxigénio no níquel, preservando as suas propriedades. Esta proteção foi confirmada por imagens a nível atómico obtidas por microscopia.

Embora a durabilidade atual do sistema seja de cerca de 2000 horas - abaixo do objetivo de 15 000 horas - os investigadores acreditam que melhorias de engenharia permitirão alcançar a estabilidade necessária. A química fundamental do processo, segundo a equipa, já demonstrou funcionar.

A médio prazo, a tecnologia pode ter aplicação na indústria automóvel, além de geradores estacionários e móveis. Também se adequa a sistemas de abastecimento elétrico descentralizados, sobretudo em zonas remotas.