O Japão e o estado norte-americano da Califórnia já adotaram a tecnologia de células de combustível de hidrogênio como fonte de energia renovável aplicada em veículos e no fornecimento de energia limpa para a indústria. No entanto, a tecnologia permanece cara devido à sua dependência de metais preciosos como a platina. Engenheiros da Universidade de Washington em St. Louis estão enfrentando esse desafio, desenvolvendo um catalisador estável à base de ferro para substituir a cara platina, visando reduzir o custo dos veículos a célula de combustível de hidrogênio.
Gang Wu, professor de Engenharia de Energia, Meio Ambiente e Química na Escola de Engenharia McKelvey e líder da pesquisa, afirmou: "As células de combustível de hidrogênio já foram comercializadas com sucesso no Japão e na Califórnia. Mas esses veículos estão em desvantagem na competição com carros elétricos a bateria e veículos com motores de combustão interna, sendo o custo o principal problema."
Estima-se que um carro convencional movido a combustível fóssil, avaliado em US$ 30.000, pode ter seu custo elevado para US$ 70.000 se equipado com um sistema de célula de combustível. O catalisador de platina é o componente mais caro, representando cerca de 45% do custo total da pilha de células. Como o custo da platina não pode ser reduzido por economias de escala, e a crescente demanda por células de combustível está pressionando ainda mais os preços, a necessidade de redução de custos se torna mais urgente.
Em um estudo publicado na revista *Nature Catalysis*, a equipe de Wu propôs um método para estabilizar catalisadores de ferro por meio de deposição de vapor. As células de combustível de hidrogênio geram eletricidade, água e calor a partir da reação entre hidrogênio e oxigênio, processo que requer um catalisador. Os catalisadores de platina atualmente predominantes são caros, limitando a adoção mais ampla da tecnologia.
A equipe de pesquisa utilizou o método de deposição química de vapor para estabilizar o catalisador de ferro durante o processo de ativação térmica em uma célula de combustível de membrana de troca de prótons. Esse método melhorou significativamente a estabilidade do catalisador de ferro enquanto mantinha sua atividade catalítica, resultando em melhorias na durabilidade, densidade de energia e vida útil.
A equipe escolheu focar em células de combustível de membrana de troca de prótons devido à sua adequação para veículos pesados, como caminhões de carga, ônibus e equipamentos de construção. Esses veículos normalmente se concentram em estações fixas para reabastecimento, o que facilita a construção e operação centralizada da infraestrutura de abastecimento de hidrogênio.
"Após décadas enfrentando o problema da estabilidade, finalmente conseguimos resolver essa questão crítica", disse Wu. O próximo passo, segundo ele, é refinar ainda mais o processo para que o desempenho do catalisador de ferro supere o dos metais preciosos, apontando uma nova direção para o futuro desenvolvimento das células de combustível.
Esta pesquisa fornece um caminho viável para reduzir os custos das células de combustível de hidrogênio. Se os catalisadores à base de ferro puderem ser aplicados em escala, isso ajudará a promover uma implantação mais ampla da tecnologia de células de combustível de hidrogênio nos setores de transporte e energia.
Detalhes da publicação: Autores: Zeng, Y., Qi, M., Liang, J. et al., Título: «Construindo um catalisador Fe-N-C altamente durável para a redução de oxigênio em células de combustível por meio da modulação de deposição gasosa in situ», Publicado em: *Nature Catalysis* (2026). Informações do periódico: Nature Catalysis
