O setor de transporte é um dos maiores consumidores de
energia da economia dos EUA, agora com uma procura crescente para torná-lo mais
limpo e eficiente. Existem mais pessoas a usar carros elétricos, e projetar
aviões, submarinos e navios elétricos é muito difícil devido às limitações da
energia.
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| Photo ScienceDaily |
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Uma equipe de engenheiros da Escola McKelvey de Engenhariada Universidade de Washington em St. Louis desenvolveu uma célula de
combustível de alta potência que aprimora a tecnologia nessa área. Liderados
por Vijay Ramani, o Roma B. e Raymond H. Wittcoff Professor Universitário, a
equipe desenvolveu uma célula de combustível de borohidreto direto que opera
com o dobro da voltagem das células de combustível comerciais atuais.
Esse avanço usando uma interface bipolar de microescala
habilitada para gradiente de pH (PMBI), poderia impulsionar uma variedade de
modos de transporte, incluindo veículos submarinos não tripulados, drones e,
eventualmente, aeronaves elétricas, a um custo significativamente menor,
segundo publicação da revista Nature Energy em 25 de fevereiro
"A interface bipolar em microescala habilitada para
gradiente de pH é a base dessa tecnologia", disse Ramani, também professor
de engenharia energética, ambiental e química. "Isso permite-nos operar
esta célula de combustível com reagentes líquidos e produtos em submersíveis,
nos quais a flutuabilidade neutra é fundamental, ao mesmo tempo em que nos
permite aplicá-la em aplicações de maior potência, como os drones voadores".
A célula de combustível desenvolvida na Universidade de
Washington usa um eletrólito ácido num elétrodo e um eletrólito alcalino no
outro elétrodo. Normalmente, o ácido e o álcali reagem rapidamente quando
colocados em contato um com o outro. Ramani informou que o principal avanço é o
PMBI, que é mais fino que um fio de cabelo humano. Usando a tecnologia de
membrana desenvolvida na McKelvey Engineering School, o PMBI pode impedir a
mistura do ácido e do álcali, formando um acentuado gradiente de pH e
possibilitando a operação bem-sucedida desse sistema.
"Tentativas anteriores para alcançar esse tipo de
separação ácido-alcalina não conseguiram sintetizar e caracterizar
completamente o gradiente de pH no PMBI", disse Shrihari Sankarasubramanian,
investigador da equipe de Ramani. "Usando um novo design de elétrodos em
conjunto com técnicas eletroanalíticas, conseguimos mostrar inequivocamente que
o ácido e o álcali permanecem separados".
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O autor principal, Zhongyang Wang, candidato a doutorado no
laboratório de Ramani, acrescentou. "Uma vez comprovado que o PBMI
sintetizado usando nossas novas membranas funcionou efetivamente, otimizamos o
dispositivo de célula de combustível e identificamos as melhores condições
operacionais para obter uma célula de combustível de alto desempenho. Foi um
caminho tremendamente desafiador e recompensador para o desenvolvimento das
novas membranas de troca iônica que permitiram o PMBI."
Outros participantes deste trabalho incluem Cheng He, um
candidato a doutorado, e Javier Parrondo, ex-investigador do laboratório de
Ramani.
A equipe está trabalhando com o Office of Technology
Management da universidade para explorar oportunidades de comercialização.
