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.
Bibliografia:
Artigo: Low-temperature fuel cells using proton-conducting silicate solid electrolyte
Autores: Kazuto Hatakeyama, Tatsuki Tsugawa, Haruki Watanabe, Kanako Oka, Sho Kinoshita, Keisuke Awaya, Michio Koinumaa, Shintaro Ida
Revista: Journal of Materials Chemistry A
DOI: 10.1039/D5TA02486B