De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa liderada pelo Centro Alemão de Síncrotron de Elétrons (DESY) utilizou a fonte de raios X PETRA III para observar, pela primeira vez em tempo real, o processo de formação de uma camada de óxido na superfície da platina quando esta entra em contato com um eletrólito aquoso sob tensão elétrica. Esta descoberta contribui para o desenvolvimento de tecnologias de hidrogênio mais duráveis, e os resultados foram publicados no periódico especializado Nature Communications.
A platina é um material essencial para eletrolisadores e células de combustível, acelerando as reações químicas necessárias para a produção de hidrogênio ou geração de eletricidade. No entanto, sob alta tensão, a superfície do material sofre alterações, e a atividade catalítica diminui gradualmente ao longo do tempo. A equipe de pesquisa empregou três métodos complementares de raios X de alta resolução para estudar, em nível atômico, a estrutura atômica da superfície da platina, a espessura da camada de óxido e sua composição química, acompanhando essas mudanças em tempo real sob condições reais de reação.
Os resultados das medições mostram que, dependendo da tensão aplicada, uma fina camada de óxido se forma gradualmente na superfície da platina, alterando a estrutura interna do material. O processo de oxidação ocorre camada por camada atômica, formando uma camada de óxido de platina desordenada sob alta tensão. "Observamos um equilíbrio entre estabilidade e atividade", afirma Andreas Stierle, cientista-chefe do DESY e professor da Universidade de Hamburgo. "A camada de óxido protege parcialmente a superfície da platina contra perdas adicionais de material, mas também reduz a eficiência do catalisador. Compreender melhor esses processos é crucial para desenvolver materiais mais duráveis para eletrolisadores e células de combustível."
Leon Jacobse, primeiro autor do artigo e que trabalhou no Centro de Ciência de Raios X e Nanotecnologia (CXNS) do DESY, destaca que o avanço fundamental foi combinar a radiação síncrotron de última geração com métodos consagrados de pesquisa eletroquímica básica, permitindo que o estudo acompanhasse as mudanças em nível atômico no momento em que a reação realmente ocorre. Vedran Vonk, da equipe de Andreas Stierle, complementa que essa nova combinação de métodos possibilita rastrear em tempo real as mudanças estruturais do catalisador sob condições próximas às de uso real, estabelecendo uma ligação direta entre o desempenho do material e seu processo de envelhecimento.
Os pesquisadores afirmam que somente com uma compreensão precisa dos processos microscópicos na platina, em nível atômico, será possível desenvolver novas abordagens para combater o envelhecimento. Vedran Vonk acrescenta que isso abre novas possibilidades para outros processos eletroquímicos, como tecnologias de baterias que enfrentam problemas semelhantes de envelhecimento. Pesquisas futuras se concentrarão nas mudanças de materiais catalisadores mais próximos das aplicações práticas, como nanopartículas de platina, sob condições operacionais. O objetivo de longo prazo é ajudar a desenvolver materiais para eletrolisadores que sejam mais eficientes em termos de recursos e de menor custo, promovendo tecnologias de hidrogênio mais eficientes e econômicas.
As instituições participantes deste estudo incluem o Centro de Ciência de Raios X e Nanotecnologia (CXNS) do DESY, a Universidade de Hamburgo, a Universidade Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberg e a Universidade Justus Liebig de Giessen.
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