O monóxido de carbono, frequentemente considerado um assassino silencioso, está agora se mostrando benéfico para catalisadores de células a combustível. Pesquisadores do Laboratório de Células a Combustível de Hidrogênio do Instituto Coreano de Pesquisa Energética desenvolveram uma tecnologia inovadora que utiliza monóxido de carbono para controlar com precisão uma película metálica de 0,3 nanômetros de espessura, permitindo uma produção mais rápida e simples de catalisadores do tipo núcleo-casca. Essa conquista, publicada na revista *ACS Nano*, deverá melhorar significativamente a viabilidade econômica das células a combustível e impulsionar o rápido desenvolvimento em indústrias relacionadas.
Os catalisadores do tipo núcleo-casca, um fator chave para melhorar a eficiência econômica das células a combustível, consistem em um núcleo e uma camada externa feita de metais diferentes. Normalmente, um metal de baixo custo é usado para o núcleo, enquanto a platina é escolhida para a camada externa para promover reações dentro da célula a combustível. Essa estrutura permite que o catalisador mantenha alto desempenho, exigindo apenas uma pequena quantidade de platina, um metal caro, reduzindo assim os custos. No entanto, alcançar uma estrutura núcleo-casca de alto desempenho requer revestir com precisão a superfície do núcleo com uma camada de espessura atômica, um processo complexo e demorado.
Para enfrentar esse desafio, a equipe de pesquisa desenvolveu a tecnologia de deposição induzida por adsorção de CO (CO AID). Essa tecnologia utiliza as propriedades redox do monóxido de carbono para obter revestimentos metálicos precisos sem etapas adicionais ou agentes redutores, reduzindo significativamente o tempo de processamento para um décimo dos métodos tradicionais. A equipe de pesquisa explorou a forte afinidade do monóxido de carbono por superfícies metálicas, permitindo sua adsorção na superfície do metal como uma monocamada. A platina foi então reduzida seletivamente sobre essa camada, possibilitando o controle preciso da espessura da casca para atingir uma escala ultrafina de aproximadamente 0,3 nanômetros.
Usando esse novo método, a equipe consegue preparar catalisadores núcleo-casca em escala de quilograma em apenas 30 minutos a 2 horas, uma melhoria significativa em comparação com as mais de 24 horas necessárias pelos métodos tradicionais. Além disso, esse processo elimina a necessidade de sistemas eletroquímicos ou agentes redutores adicionais, reduzindo ainda mais os custos de produção. A equipe também preparou catalisadores núcleo-casca revestindo platina sobre metais como paládio, ouro e irídio. O catalisador de núcleo-casca de platina à base de paládio apresentou aproximadamente o dobro da atividade na reação de redução de oxigênio (ORR) e cerca de 1,5 vezes a durabilidade dos catalisadores de platina-carbono (Pt/C) disponíveis comercialmente.
O pesquisador principal, Dr. Park, afirmou: "Esta pesquisa parte da ideia de transformar a toxicidade do monóxido de carbono em uma ferramenta de controle de filmes finos em nanoescala. Essa tecnologia permite a engenharia precisa de materiais em escala atômica e reduz significativamente o tempo de processamento, propondo, assim, um novo paradigma sintético com excelentes perspectivas comerciais." O Dr. Kwon, membro da equipe de pesquisa, também destacou que essa tecnologia não é apenas significativa para a produção de catalisadores para células a combustível, mas também pode ter um impacto profundo no avanço da fabricação de nanopartículas em áreas como semicondutores e materiais de filmes finos.
