Nova tecnologia de níquel e carbono promete reduzir os custos e ampliar a utilização das células de combustível

Investigadores da Universidade de Cornell desenvolveram um catalisador para células de combustível que dispensa metais preciosos como a platina e o paládio. À base de níquel e revestido a carbono, o novo catalisador apresenta uma atividade elevada em meio alcalino, o que o torna promissor para uma utilização alargada.

Níquel e carbono como alternativa aos metais preciosos

As células de combustível tradicionais funcionam num meio ácido, no qual são necessários metais preciosos para garantir a estabilidade dos catalisadores. O preço elevado desses metais limita, contudo, a utilização da tecnologia. A nova abordagem recorre a um meio alcalino, que permite usar metais mais baratos, como o níquel, o ferro e o cobalto, 500 a 1000 vezes menos dispendiosos.

Nas células de combustível alcalinas, o principal obstáculo era a baixa velocidade da reação de oxidação do hidrogénio. Embora promissor, o níquel oxida rapidamente e perde atividade. Para resolver o problema, os cientistas revestiram-no com uma fina camada de carbono de grafeno, com apenas 3 a 4 átomos de espessura. Esta camada protege o níquel da oxidação e permite-lhe manter a sua atividade.

Desempenho e aplicações das células de combustível

Nos ensaios, o catalisador alcançou uma potência de 1 W por centímetro quadrado, ultrapassando os valores definidos como objetivo pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos para células de combustível que utilizam metais preciosos. Este resultado torna a tecnologia competitiva face aos sistemas tradicionais.

O novo catalisador foi testado em condições que simulam o funcionamento das células de combustível. Os estudos mostraram que o revestimento de carbono impede eficazmente a entrada de oxigénio no níquel, preservando as suas propriedades. A observação foi confirmada por imagens à escala atómica obtidas por microscopia.

A durabilidade atual do sistema ronda as 2000 horas, abaixo do objetivo de 15 000 horas. Ainda assim, os investigadores estão confiantes de que melhorias de engenharia permitirão alcançar a estabilidade necessária. A química fundamental da reação já demonstrou ser eficaz.

No futuro, a tecnologia poderá ser utilizada na indústria automóvel e em geradores estacionários e móveis. É também adequada a sistemas descentralizados de fornecimento de eletricidade, sobretudo em zonas remotas.