Pesquisadores sul-coreanos desenvolvem tecnologia que multiplica por quatro a eficiência de catalisadores em baterias e células a combustível
Pesquisadores da Universidade Avançada de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST) e da Universidade Nacional de Seul desenvolveram uma nova tecnologia de projeto de catalisadores capaz de aumentar significativamente a eficiência de reações fundamentais em baterias e células a combustível de hidrogênio. O estudo, anunciado pela KAIST no dia 1 de junho, foi liderado pelo professor Seung Jun Hwang, do Departamento de Química, em colaboração com a equipe do professor Jaeyune Ryu, do Departamento de Engenharia Química e Biológica da Universidade Nacional de Seul.
A principal inovação do trabalho consiste em utilizar campos elétricos localizados para controlar as propriedades das reações químicas, sem a necessidade de alterar a estrutura do próprio catalisador. Os pesquisadores conseguiram aumentar a seletividade da reação de redução de oxigênio de 12% para até 52%, um salto expressivo que demonstra o potencial da abordagem. A reação de redução de oxigênio é uma das etapas mais importantes em células a combustível e baterias metal-ar, sendo responsável por determinar grande parte da eficiência energética do sistema.
Para obter esse resultado, a equipe dispoz íons positivos, chamados de cátions, ao redor do catalisador de forma estratégica, criando um campo elétrico localizado que intensifica a atividade catalítica. Trata-se de uma mudança de paradigma em relação aos métodos convencionais, que normalmente exigem a modificação da composição química ou da estrutura física do catalisador para obter ganhos de desempenho. Nesse novo modelo, o próprio ambiente elétrico que envolve o material catalisador é ajustado para favorecer a reação desejada.
O professor Seung Jun Hwang destacou que o estudo demonstra ser possível controlar com precisão as características das reações exclusivamente por meio do ambiente elétrico circundante, sem modificar a estrutura do catalisador. Segundo ele, a descoberta deve abrir uma nova direção para o desenvolvimento de baterias de próxima geração, células a combustível e tecnologias de catalisadores para energia limpa.
Os pesquisadores utilizaram como modelo um catalisador à base de ferro, conhecido como porfirina de ferro, para testar a estratégia de campo elétrico. A abordagem mostrou-se eficaz na melhoria da seletividade e da eficiência da reação, indicando que o método pode ser aplicado a diferentes tipos de sistemas catalíticos. Caso a tecnologia consiga ser escalada e adaptada a outros conjuntos de catalisadores, ela poderá contribuir para o avanço de diversas tecnologias de energia limpa sem a necessidade de desenvolver materiais catalisadores inteiramente novos.
A relevância da descoberta está também no fato de que as células a combustível de hidrogênio e as baterias de última geração dependem fortemente de reações eletroquímicas eficientes para competir com fontes de energia tradicionais. Ao oferecer um caminho para aumentar o rendimento dessas reações sem redesenhar os catalisadores, a tecnologia pode reduzir custos de pesquisa e desenvolvimento e acelerar a adoção de soluções energéticas mais limpas. A pesquisa representa um passo importante para superar limitações técnicas que historicamente freiam o avanço desses dispositivos.
