Catalisador bimetálico aproxima-se da meta de eficiência da economia do hidrogênio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/06/2009

Pesquisadores criaram uma espécie de "árvore catalisadora" nanotecnológica que substitui as nanopartículas de platina no catalisador e multiplica por cinco o rendimento das células a combustível a hidrogênio.
[Imagem: Younan Xia]

Um é pouco, mas dois é bom - dois metais podem formar uma liga que é mais durável e de duas a cinco vezes mais eficiente do que os catalisadores comerciais utilizados em células a combustível.

As células a combustível - que geram eletricidade a partir do hidrogênio e liberam apenas água como subproduto - estão entre as tecnologias mais promissoras para a geração limpa de eletricidade no futuro. Esse futuro, contudo, somente se tornará presente com a solução de uma série de entraves tecnológicos e econômicos.

Catalisador bimetálico

O novo catalisador bimetálico avança alguns passos firmes nesses dois caminhos: além de mais eficiente, ele pode ser mais barato. O desenvolvimento é resultado do trabalho da equipe do Dr. Younan Xia, da Universidade de Washington, nos Estados Unidos.

O catalisador bimetálico é construído a partir de um núcleo de paládio que serve como uma espécie de "tronco" a partir do qual se desenvolvem "galhos" de platina. O núcleo mede 9 nanômetros de comprimento e cada ramo de platina mede sete nanômetros. O nome técnico dessa estrutura é nanodendrito bimetálico.

A técnica é inovadora porque nanopartículas nessas dimensões tendem a se aglomerar e formar grumos, deteriorando um elemento chave no desempenho de um catalisador - a sua área superficial.

Árvore de metais preciosos

O cultivo dessa "árvore catalisadora" é feito em um banho no qual os compostos de paládio e platina são dissolvidos em uma solução aquosa com uma baixa concentração de ácido ascórbico, a conhecida vitamina C.

Depois de se automontar, a estrutura é robusta, estável e sua estrutura em galhos garante a grande área superficial necessária a qualquer catalisador.

"Há duas formas para se fazer um catalisador melhor," explica Xia. "Uma é controlar o tamanho, tornando-o menor, o que dá ao catalisador uma grande área superficial específica em relação à sua massa. Outra é mudar o arranjo dos átomos na superfície. Nós fizemos as duas coisas."

O arranjo a que o pesquisador se refere é a disposição hexagonal dos átomos, que foi escolhida porque se mostrou duas vezes melhor do que o arranjo quadrado para induzir a reação de redução do oxigênio.

Catalisador mais barato

O governo norte-americano estabeleceu uma série de parâmetros para o desenvolvimento da chamada "economia do hidrogênio", na qual as células a combustível representam um elemento essencial.

Um desses parâmetros estabelece a diminuição da quantidade de metais preciosos nos catalisadores das células a combustível para o equivalente a 25% da quantidade utilizada hoje.

Embora utilize o paládio, outro metal precioso, o rendimento do novo catalisador bimetálico é tão grande que, mantendo o mesmo rendimento elétrico da célula, ele já se aproxima dessa marca.

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