<\/p>\n
Uma pesquisa realizada com participa\u00e7\u00e3o de pesquisadores do CINE traz um importante avan\u00e7o para aprimorar as c\u00e9lulas a combust\u00edvel de \u00f3xidos s\u00f3lidos (SOFCs na sigla em ingl\u00eas). Esses dispositivos podem se tornar cada vez mais importantes no contexto da transi\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica por serem muito eficientes para gerar eletricidade a partir de um combust\u00edvel, com nula ou baixa emiss\u00e3o de carbono. A tecnologia j\u00e1 \u00e9 utilizada, por exemplo, no carro el\u00e9trico a etanol, cujo prot\u00f3tipo foi lan\u00e7ado pela montadora Nissan em 2016. \u201cEsta pesquisa d\u00e1 mais um passo na dire\u00e7\u00e3o de comercializa\u00e7\u00e3o das c\u00e9lulas a combust\u00edvel de \u00f3xidos s\u00f3lidos\u201d, diz Fabio Fonseca<\/b><\/a> pesquisador do IPEN e membro do CINE que participou do trabalho. \u201cNossa contribui\u00e7\u00e3o colabora no sentido de aumentar a sua durabilidade e desempenho\u201d, completa.<\/p>\n As SOFCs s\u00e3o formadas por camadas s\u00f3lidas de diversos materiais, geralmente da fam\u00edlia dos \u00f3xidos. Cada camada cumpre uma fun\u00e7\u00e3o espec\u00edfica dentro do objetivo final de promover as rea\u00e7\u00f5es eletroqu\u00edmicas que produzem a desejada corrente el\u00e9trica. Em grandes linhas, o c\u00e1todo gera \u00edons de oxig\u00eanio, os quais viajam pelo eletr\u00f3lito at\u00e9 o \u00e2nodo, onde reagem com hidrog\u00eanio gerando eletricidade. As c\u00e9lulas podem ser abastecidas diretamente com hidrog\u00eanio ou com mol\u00e9culas que cont\u00eam hidrog\u00eanio na composi\u00e7\u00e3o, como o etanol.<\/p>\n Apesar da sua alta efici\u00eancia na convers\u00e3o da energia qu\u00edmica do hidrog\u00eanio em energia el\u00e9trica, as SOFCs ainda apresentam algumas limita\u00e7\u00f5es, principalmente com rela\u00e7\u00e3o \u00e0 sua estabilidade, relacionada a fen\u00f4menos que ocorrem nas interfaces entre as camadas. Particularmente, na interface entre o c\u00e1todo e o eletr\u00f3lito, a troca de determinados \u00edons promove a forma\u00e7\u00e3o de compostos qu\u00edmicos indesejados, os quais\u00a0 pioram o desempenho dos dispositivos ao longo do tempo e reduzem a sua vida \u00fatil.<\/p>\n Para resolver esse problema, Fonseca e os outros autores do trabalho desenvolveram cuidadosamente uma nova camada capaz de gerar no c\u00e1todo as rea\u00e7\u00f5es eletroqu\u00edmicas necess\u00e1rias e, ao mesmo tempo, impedir trocas indesejadas com o eletr\u00f3lito. Formada por dois filmes de materiais \u00f3xidos, de 200 nm de espessura cada um, a camada foi adicionada durante a montagem da c\u00e9lula a combust\u00edvel usando a t\u00e9cnica de laser pulsado. \u201cEssa t\u00e9cnica avan\u00e7ada \u00e9 possivelmente a que permite um controle mais eficaz da constru\u00e7\u00e3o de camadas de \u00f3xidos complexos\u201d, diz Fonseca. \u201cCom ela fizemos uma obra de engenharia de materiais, na qual conseguimos controlar com precis\u00e3o o arranjo dos \u00e1tomos nos filmes\u201d, completa.<\/p>\n A introdu\u00e7\u00e3o da nova camada na SOFC resultou em um aumento da densidade de pot\u00eancia de 35% em rela\u00e7\u00e3o \u00e0s melhores c\u00e9lulas desse tipo encontradas na literatura cient\u00edfica. Essa caracter\u00edstica permitiria diminuir as dimens\u00f5es da c\u00e9lula e baixar o seu consumo de hidrog\u00eanio sem reduzir a corrente el\u00e9trica obtida. Al\u00e9m disso, os autores do trabalho verificaram, mediante um teste de 1.500 horas, que a SOFC n\u00e3o sofreu degrada\u00e7\u00e3o significativa. \u201cEste trabalho mostra como os materiais \u00f3xidos podem ser controlados de forma precisa para construir estruturas que contribuem para melhorar o desempenho de c\u00e9lulas a combust\u00edvel SOFC\u201d, conclui Fabio Fonseca.<\/p>\n O trabalho foi realizado no contexto do programa Metano a Produtos do CINE, dentro do doutorado em Tecnologia Nuclear de Marina Machado Livinalli<\/b><\/a>, realizado com orienta\u00e7\u00e3o do professor Fonseca no IPEN\/ USP, com per\u00edodo sandu\u00edche no Institut de Recerca en <\/i>Energia<\/i> de Catalunya<\/i> (IREC), na Espanha. A pesquisa reuniu a expertise do grupo do IPEN em fabrica\u00e7\u00e3o e testes de SOFC com a experi\u00eancia do grupo espanhol em deposi\u00e7\u00e3o a laser pulsado e no uso dessa t\u00e9cnica em SOFCs de alto desempenho.<\/p>\n A pesquisa foi financiada pela FAPESP e pelo programa Horizon 2020 da Uni\u00e3o Europeia e foi reportada em artigo<\/b><\/a>\u00a0publicado no Journal of Materials Chemistry A<\/i>.<\/p>\n Refer\u00eancia do artigo cient\u00edfico:<\/b><\/p>\n Functional thin films as cathode\/electrolyte interlayers: a strategy to enhance the performance and durability of solid oxide fuel cells<\/em>. Marina Machado, Federico Baiutti, Lucile Bernadet, Alex Morata, Marc Nu\u00f1ez, Jan Pieter Ouweltjes,\u00a0 Fabio Coral Fonseca, Marc Torrell \u00a0and \u00a0Albert Taranc\u00f3n. J. Mater. Chem. A, 2022,10, 17317-17325. https:\/\/doi.org\/10.1039\/ Autores do artigo que s\u00e3o membros do CINE:<\/b> Marina Machado (doutoranda no momento da pesquisa) e Fabio Coral Fonseca (pesquisador no IPEN).<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Uma pesquisa realizada com participa\u00e7\u00e3o de pesquisadores do CINE traz um importante avan\u00e7o para aprimorar as c\u00e9lulas a combust\u00edvel de \u00f3xidos s\u00f3lidos (SOFCs na sigla em ingl\u00eas). Esses dispositivos podem se tornar cada vez mais importantes no contexto da transi\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica por serem muito eficientes para gerar eletricidade a partir de um combust\u00edvel, com nula ou baixa emiss\u00e3o de carbono. 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