Filtro cerâmico traz células de hidrogênio para o mundo real

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/10/2025

Esta membrana flexível inovadora, fabricada com minerais de argila naturais, contém nanofolhas de monocamadas de silicato.
[Imagem: Kazuto Hatakeyama et al. - 10.1039/D5TA02486B]

Membrana cerâmica

Químicos japoneses sintetizaram um material eletrolítico sólido inovador que promete colocar de novo na agenda a tecnologia das células de combustível, dispositivos que transformam combustíveis líquidos ou gasosos diretamente em eletricidade - o hidrogênio é o mais interessante deles, mas pode ser etanol ou qualquer outro.

Trata-se de um material cerâmico, derivado de minerais de argila naturais, que pode então ser moldado na forma de membrana, um tipo de filtro muito avançado, tão preciso que é capaz de filtrar átomos e moléculas individuais.

A membrana cerâmica inovadora apresentou uma alta condutividade de prótons (núcleos de hidrogênio) e propriedades excepcionais de barreira ao gás hidrogênio (H₂), abrindo novas possibilidades para que as células de combustível funcionem em temperaturas tão baixas quanto as de um motor a combustão convencional.

As células de combustível tradicionalmente dependem de óxidos condutores de prótons que requerem temperaturas de operação entre 500 °C e 1.000°C, limitando seu uso em aplicações compactas ou móveis, como nos tão esperados veículos a hidrogênio.

"Este é um grande passo em direção a células de combustível sustentáveis e de alto desempenho que não dependam de materiais caros ou prejudiciais ao meio ambiente," disse o professor Shintaro Ida, da Universidade Kumamoto. "Como a matéria-prima - argila montmorilonita - é abundante e de baixo custo, esta tecnologia tem potencial real para soluções energéticas escaláveis e ecologicamente corretas."

Passa só o necessário

O que diferencia esta membrana cerâmica é o seu duplo desempenho: Ela não apenas conduz prótons com eficiência, como também bloqueia o gás hidrogênio, e faz isto com uma eficiência mais de 100 vezes maior do que o material mais utilizado hoje. Essa combinação de propriedades é fundamental para a segurança, a eficiência e a durabilidade das células de combustível.

Quando aplicada a células de combustível de hidrogênio, a membrana permitiu uma densidade de corrente máxima de 1080 mA/cm² e uma potência de 264 mW/cma a meros 90 °C, similar à temperatura de funcionamento de um motor a combustão.

Ainda mais impressionante, a célula de combustível operou de forma estável em uma ampla faixa de temperatura ambiente, de -10 °C a 140 °C, o que a torna adequada tanto para a geração distribuída de eletricidade em climas frios quanto para ambientes automotivos.

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