Catalisador novo e durável para células de combustível de veículos ecológicos

O fator principal que impede o uso generalizado de células de combustível de hidrogênio ecologicamente limpas, 0% de emissões, em carros, camiões e outros veículos é o custo dos catalisadores de platina que fazem as células funcionarem. Uma maneira para ultrapassar este problema seria usar uma liga de platina com outros metais mais baratos, mas esses catalisadores degradam-se rapidamente.

Agora, uns cientistas da Brown University desenvolveram um novo catalisador construído com uma liga  que reduz o uso de platina e suportou bem os testes nas células de combustível. O catalisador, feito de uma liga de platina com cobalto em nano partículas, mostrou superar as metas do Departamento de Energia (DOE) dos EUA para o ano de 2020, tanto em reatividade quanto em durabilidade, de acordo com testes descritos na revista Joule .

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1. "A durabilidade dos catalisadores de ligas de metais é um grande problema", disse Junrui Li, um estudante de pós-graduação em química da Brown e principal autor do estudo. "Foi demonstrado que as ligas têm desempenho melhor do que a platina pura, mas nas condições, dentro de uma célula de combustível, a parte de metal não precioso do catalisador oxida e fica lixiviada muito rapidamente".

Para resolver esse problema de lixiviação, a equipa desenvolveu nano partículas de liga com uma estrutura especializada. As partículas têm um invólucro externo de platina pura em volta de um núcleo feito de camadas alternadas de átomos de platina e cobalto. Essa estrutura central em camadas é a chave para a reatividade e a durabilidade do catalisador.

• "A construçao em camadas de átomos no núcleo ajuda a suavizar e apertar a rede de platina na camada externa", disse Sun. "Isso aumenta a reatividade da platina e ao mesmo tempo protege os átomos de cobalto de serem consumidos durante a reação. É por isso que essas partículas têm um desempenho muito superior ao das partículas de ligas com átomos aleatórios de metal."


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Os detalhes de como a estrutura ordenada aumenta a atividade do catalisador são descritos resumidamente no artigo de ´´Joule`` , mas é explicado mais especificamente num artigo de modelagem computacional publicado no Journal of Chemical Physics. O trabalho de modelagem foi liderado por Andrew Peterson, professor associado da Brown School of Engineering, que também foi coactor do artigo de Joule .



Para o trabalho experimental, os investigadores testaram a capacidade do catalisador para realizar a reação de redução de oxigénio, que é fundamental para o desempenho e durabilidade da célula de combustível. Num lado de uma célula de combustível de membrana de troca de prótons (PEM), os elétrons retirados do combustível de hidrogênio criam uma corrente que aciona um motor elétrico. Do outro lado da célula, os átomos de oxigénio absorvem esses elétrons para completar o circuito. Isso é feito através da reação de redução de oxigénio.

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Os testes iniciais mostraram que o catalisador teve um bom desempenho no ambiente de laboratório, superando um catalisador de platina. O novo catalisador manteve sua atividade após 30.000 ciclos de tensão, enquanto o desempenho do catalisador tradicional caiu significativamente.



Mas, embora os testes de laboratório sejam importantes para avaliar as propriedades de um catalisador, os técnicos afirmam que não demonstram necessariamente o bom funcionamento do catalisador numa célula de combustível real. O ambiente da célula de combustível é muito mais quente e difere em acidez em comparação com os ambientes de teste de laboratório, o que pode acelerar a degradação do catalisador. Para descobrir como o catalisador se manteria nesse ambiente, os investigadores enviaram o catalisador para o Laboratório Nacional de Los Alamos para testes numa célula de combustível real.

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O teste mostrou que o catalisador supera as metas estabelecidas pelo Departamento de Energia (DOE). O DOE tinha proposto aos investigadores para desenvolverem catalisadores com uma atividade inicial de 0,44 amperes por miligrama de platina até 2020, e uma atividade de pelo menos 0,26 ampères por miligrama após 30.000 ciclos de voltagem (aproximadamente equivalente a cinco anos de uso num veículo com célula de combustível). O teste do novo catalisador mostrou que ele tinha uma atividade inicial de 0,56 amperes por miligrama e uma atividade após 30.000 ciclos de 0,45 amperes.

• "Mesmo depois de 30.000 ciclos, nosso catalisador ainda excedeu o alvo do DOE para a atividade inicial", disse Sun. "Esse tipo de performance num ambiente de célula de combustível do mundo real é realmente promissor".

Os investigadores já solicitaram uma patente provisória do o catalisador e vão continuar a desenvolvê-lo.



Fonte//ScienceDaily

Robô humanoide da Boston Dynamics salta degraus enormes

A cada ano que passa, o robô humanoide da Boston Dynamics, chamado Atlas, fica mais incrível.

Ano passado, ele mostrou que podia recuperar o equilíbrio quando escorregava, bem como se desviar de obstáculos, numa  pista coberta de neve.

Agora, sobe degraus de 40 centímetros como se fosse a caminhar em terreno plano. A fazer isto muitos humanos ficariam cansados

Embora seja já uma façanha que um robô enorme e pesado (a última vez que a Boston Dynamics divulgou os números, Atlas pesava 81 kg) ande sobre dois pés, há ainda um conjunto de novos desafios que foram superados.

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Digamos que fazer os membros de Atlas subirem e pousarem no degrau, ao mesmo tempo em que o robô muda o peso no momento certo de um pé para o outro sem cair envolve mecânica bastante complicada.

Em câmara lenta podemos ver, a maneira como os quadris e pés do robô parecem inclinar um pouco para compensar o movimento.



Fonte//Techcrunch

Nos últimos 60 anos, perdemos mais de metade do gelo permanente do Ártico

O gelo do mar Ártico está agora mais fino e mais vulnerável do que nunca, de acordo com uma nova pesquisa da NASA .

Combinando os dados de satélites e sonares submarinos, o estudo revela que 70% da cobertura de gelo atual consiste em gelo sazonal, o material que se forma e derrete em um único ano, em vez de gelo mais espesso e permanente.

Enquanto o gelo marinho forma-se mais rápido, mas não importa quão extenso seja, não pode superar o gelo permanente e do volume do mesmo.

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Muito mais frágil, o gelo marinho do Ártico está muito suscetível ás ações do vento e do clima. Também vai derreter muito mais facilmente no verão e especialmente agora com o aquecimento global subindo as temperaturas dos oceanos.

• "A espessura e a cobertura de gelo no Ártico são agora dominadas pelo crescimento, derretimento e deformação do gelo sazonal",  diz o  principal autor e cientista da NASA, Ron Kwok, do Jet Propulsion Laboratory,.

Nem todo gelo marinho se comporta da mesma forma. Em cada estação, a quantidade e a própria qualidade do  gelo flutuante do Ártico é diferente.

O gelo permanente é o nome dado ao gelo quando persiste por mais de dois anos e suas características são únicas. Ao contrário do gelo marinho recente e sazonal, que tem apenas cerca de dois metros de espessura e geralmente derrete no verão, o gelo de vários anos é mais espesso, e mais forte.Também é muito menos salino , tanto que os primeiros exploradores do Ártico costumavam derretê-lo para beber água, e quanto menos sal, menos propenso a derreter.

Os sensores dos satélites modernos são, tecnologicamente,  tão desenvolvidos que podem identificar essas diferenças.

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O estudo revela que desde 1958,  a cobertura de gelo do Ártico perdeu cerca de dois terços da sua espessura, e o gelo mais antigo retraiu quase 2 milhões de quilómetros quadrados.

Mesmo agora, apesar de um planeta em rápido aquecimento, não houve um novo mínimo recorde de gelo marítimo desde 2012 .

A dramática mudança no volume e na qualidade da cobertura de gelo do Ártico deixou a região ainda mais sensível às mudanças climáticas e vulnerável à destruição, alterando os padrões climáticos locais.

Em 2013, por exemplo, havia tanto gelo sazonal que os ventos invulgarmente fortes empurraram o gelo para a costa, tornando-o mais espesso por meses.

No passado, o gelo do Ártico raramente derretia, mas agora, à medida que as temperaturas no polo norte vão subindo, grandes quantidades de gelo antigo derretem-se no oceano.

 

Isso coloca em risco a região e seus ecossistemas.

• "A combinação de gelo fino e ventos quentes do sul ajudou o gelo a quebrar-se e a derreter nesta região", explica Melinda Webster, pesquisadora de gelo marinho no Goddard Space Flight Center da NASA.

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• "Essa falta de gelo afeta o ecossistema por vários motivos. Para começar, a água exposta absorve a luz solar e aquece o oceano, o que afeta a rapidez com que o gelo crescerá no outono seguinte, afetando também o ecossistema local, como populações de focas e ursos polares que dependem de gelo mais espesso e coberto de neve para desovar e caçar."

Fonte//Iopscience