Uma equipe de pesquisa da Universidade de Ciências de Tóquio, no Japão, fez progressos recentes na área de tecnologia de células a combustível de óxido sólido. Liderado pelo Professor Toru Higuchi, do Departamento de Física Aplicada, o grupo de pesquisa desenvolveu um design inovador de filme eletrolítico com o objetivo de reduzir a temperatura de operação e melhorar a eficiência das células a combustível. A imagem mostra uma representação 3D das estruturas cristalinas de CeO₂⁻δ e SDC visualizadas usando o software VESTA 3. Os círculos vermelhos, verdes, roxos e brancos representam O²⁻, Ce⁴⁺ (ou Ce³⁺), Sm³⁺ e vacâncias de oxigênio, respectivamente.

As células a combustível de óxido sólido existentes normalmente requerem operação em temperaturas entre 600 e 1000 graus Celsius, o que representa desafios em relação aos custos de materiais e à vida útil. A principal estratégia da equipe de pesquisa é fabricar eletrólitos de filme fino ultradelgados de óxido de cério dopado com samário e minimizar defeitos estruturais controlando com precisão a orientação cristalina. O professor Higuchi explicou: "Acreditamos que, se conseguirmos fabricar filmes finos orientados com um grande número de vacâncias de oxigênio em um substrato, poderemos alcançar uma condutividade iônica de óxido superior à dos materiais existentes em aplicações práticas."

Resultados experimentais mostram que esse novo material eletrolítico atinge alta condutividade iônica de óxido em uma faixa de temperatura intermediária de 200 a 550 graus Celsius. Comparado às tecnologias existentes, a operação nessa faixa de temperatura deverá reduzir a dependência de materiais resistentes ao calor dispendiosos, diminuir o estresse térmico do sistema e, potencialmente, acelerar a inicialização. O professor Higuchi afirmou: "Nossos resultados indicam que filmes finos de SDC orientados ao longo do eixo a, com alta estabilidade química, são promissores como materiais eletrolíticos inovadores para células a combustível de óxido sólido práticas."

Esse avanço é visto como uma solução potencial para um dos principais desafios enfrentados pela aplicação prática da tecnologia de células a combustível de óxido sólido — ou seja, a limitação da operação em altas temperaturas. Ao reduzir a temperatura de operação, espera-se que essa tecnologia melhore a segurança, a durabilidade e a economia das células a combustível, abrindo caminho para sua aplicação mais ampla em sistemas de energia limpa.

Os pesquisadores apontam que as aplicações potenciais desse material podem não se limitar ao setor energético. O professor Higuchi acrescentou que esse filme fino com alta condutividade iônica também pode ter aplicações em áreas como dispositivos de computação neuromórfica. Os resultados deste estudo foram publicados em periódicos acadêmicos relevantes.