Estudo de caso: Aprimorando o desempenho da célula de combustível com ânodos de titânio platinados

Introdução

Os ânodos de titânio platinados são amplamente utilizados em aplicações de células de combustível devido às suas excepcionais propriedades eletrocatalíticas e resistência à corrosão. Esses ânodos desempenham um papel crucial nos sistemas de células de combustível, onde facilitam a conversão de energia eficiente e sustentável por meio de reações eletroquímicas. Neste artigo, falaremos sobre como os ânodos de titânio platinados são utilizados em aplicações de células de combustível.

[1]

Figura 1. Esquema de uma célula de combustível condutora de prótons

Benefícios dos ânodos de titânio platinados

Os ânodos de titânio platinados são componentes especializados usados em células de combustível, especialmente em aplicações que exigem processos eletroquímicos eficientes. Esses anodos são construídos depositando uma camada de platina em um substrato de titânio, criando um material híbrido que capitaliza as propriedades exclusivas da platina e do titânio.

Figura 2. Ânodos de titânio platinados

Essa configuração de ânodo oferece vários benefícios no contexto da tecnologia de célula de combustível.

Atividade eletroquímica aprimorada: A platina é conhecida por sua excepcional atividade eletroquímica, o que a torna um catalisador que facilita reações cruciais em uma célula de combustível. Ao revestir um substrato de titânio com uma camada de platina, o ânodo de titânio platinado resultante aumenta significativamente as reações eletroquímicas envolvidas na operação da célula de combustível.

Resistência à corrosão: O titânio é escolhido como substrato por sua resistência inerente à corrosão. Essa propriedade garante que o ânodo permaneça estável durante longos períodos de operação, mesmo no ambiente quimicamente agressivo de uma célula de combustível.

Eficiência de custo e uso de platina: A platina é um metal precioso e caro. Com a platinização de um substrato de titânio, o custo total do ânodo pode ser reduzido e, ao mesmo tempo, manter os benefícios catalíticos da platina. Isso é particularmente importante para aumentar a produção de células de combustível para aplicações comerciais.

Longevidade e durabilidade: A combinação da durabilidade do titânio com as propriedades catalíticas da platina resulta em um ânodo de titânio platinado que oferece vida útil operacional prolongada. Essa longevidade é essencial para a praticidade e a relação custo-benefício dos sistemas de células de combustível.

Aplicações de células de combustível de ânodos de titânio platinados

Com essas características, os anodos de titânio platinados encontram aplicações em vários tipos de células de combustível, incluindo células de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFCs) e células de combustível de óxido sólido (SOFCs), onde contribuem para as reações eletroquímicas envolvidas na conversão de energia.

PEMFs: Nas PEMFCs, esses ânodos desempenham um papel fundamental nas reações eletroquímicas que ocorrem dentro da célula. Eles catalisam a oxidação do combustível de hidrogênio, dividindo-o em prótons e elétrons. Os prótons passam então pela membrana de troca de prótons, enquanto os elétrons fluem por um circuito externo, gerando energia elétrica. A atividade eletroquímica da superfície platinada aumenta significativamente a eficiência dessas reações, contribuindo para o desempenho geral da célula de combustível.

SOFCs: Os anodos de titânio platinados também são empregados em SOFCs, que operam em temperaturas mais altas em comparação com as PEMFCs. Nas SOFCs, o ânodo platinado atua como catalisador para a oxidação eletroquímica do hidrogênio ou de outros combustíveis de hidrocarbonetos. O ânodo facilita a divisão das moléculas de hidrogênio e a liberação de elétrons, que viajam por um circuito externo para gerar eletricidade. As altas temperaturas de operação das SOFCs aumentam a atividade eletroquímica do ânodo, e a superfície platinada suporta a oxidação eficiente do combustível mesmo nessas temperaturas elevadas.

Conclusão

Em resumo, os ânodos de titânio platinados desempenham um papel fundamental nas aplicações de células de combustível, fornecendo eletrocatálise eficiente, durabilidade, resistência à corrosão e versatilidade no manuseio de vários combustíveis. Sua contribuição para o aprimoramento das principais reações eletroquímicas em células de combustível ajuda a impulsionar os avanços na conversão de energia limpa e na geração de energia sustentável. A Stanford Advanced Materials (SAM) oferece vários ânodos, incluindo ânodos de titânio platinados, ânodos de malha de nióbio platinados, etc. Para obter mais informações, consulte nossa página inicial.

Referências:

[1] Célula a combustível. (2023, 14 de agosto). Na Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell