O setor de transporte é um dos maiores consumidores de energia da economia dos EUA, agora com uma procura crescente para torná-lo mais limpo e eficiente. Existem mais pessoas a usar carros elétricos, e projetar aviões, submarinos e navios elétricos é muito difícil devido às limitações da energia.
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| Photo ScienceDaily |
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Uma equipe de engenheiros da Escola McKelvey de Engenhariada Universidade de Washington em St. Louis desenvolveu uma célula de combustível de alta potência que aprimora a tecnologia nessa área. Liderados por Vijay Ramani, o Roma B. e Raymond H. Wittcoff Professor Universitário, a equipe desenvolveu uma célula de combustível de borohidreto direto que opera com o dobro da voltagem das células de combustível comerciais atuais.
Esse avanço usando uma interface bipolar de microescala habilitada para gradiente de pH (PMBI), poderia impulsionar uma variedade de modos de transporte, incluindo veículos submarinos não tripulados, drones e, eventualmente, aeronaves elétricas, a um custo significativamente menor, segundo publicação da revista Nature Energy em 25 de fevereiro
"A interface bipolar em microescala habilitada para gradiente de pH é a base dessa tecnologia", disse Ramani, também professor de engenharia energética, ambiental e química. "Isso permite-nos operar esta célula de combustível com reagentes líquidos e produtos em submersíveis, nos quais a flutuabilidade neutra é fundamental, ao mesmo tempo em que nos permite aplicá-la em aplicações de maior potência, como os drones voadores".
A célula de combustível desenvolvida na Universidade de Washington usa um eletrólito ácido num elétrodo e um eletrólito alcalino no outro elétrodo. Normalmente, o ácido e o álcali reagem rapidamente quando colocados em contato um com o outro. Ramani informou que o principal avanço é o PMBI, que é mais fino que um fio de cabelo humano. Usando a tecnologia de membrana desenvolvida na McKelvey Engineering School, o PMBI pode impedir a mistura do ácido e do álcali, formando um acentuado gradiente de pH e possibilitando a operação bem-sucedida desse sistema.
"Tentativas anteriores para alcançar esse tipo de separação ácido-alcalina não conseguiram sintetizar e caracterizar completamente o gradiente de pH no PMBI", disse Shrihari Sankarasubramanian, investigador da equipe de Ramani. "Usando um novo design de elétrodos em conjunto com técnicas eletroanalíticas, conseguimos mostrar inequivocamente que o ácido e o álcali permanecem separados".
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O autor principal, Zhongyang Wang, candidato a doutorado no laboratório de Ramani, acrescentou. "Uma vez comprovado que o PBMI sintetizado usando nossas novas membranas funcionou efetivamente, otimizamos o dispositivo de célula de combustível e identificamos as melhores condições operacionais para obter uma célula de combustível de alto desempenho. Foi um caminho tremendamente desafiador e recompensador para o desenvolvimento das novas membranas de troca iônica que permitiram o PMBI."
Outros participantes deste trabalho incluem Cheng He, um candidato a doutorado, e Javier Parrondo, ex-investigador do laboratório de Ramani.
A equipe está trabalhando com o Office of Technology Management da universidade para explorar oportunidades de comercialização.
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