Dispositivo aprimora a análise de materiais para células a combustível e baterias | AGÊNCIA FAPESP

Dispositivo aprimora a análise de materiais para células a combustível e baterias Desenho esquemático da nova célula: (1) tampa roscada; (2) abertura por onde passa o feixe de radiação; (3) janela; (4, 5 e 17) anilhas de borracha; (6 e 16 ) contraeletrodo; (7) corpo da célula – parte 1; (8) câmara para o eletrólito, o contraeletrodo e o eletrodo de referência; (9, 11 e 13) entrada e saída de eletrólito; (10) entrada eletrodo de trabalho; (12) entrada eletrodo de referência; (14) eletrodo de referência; (15) entrada contraeletrodo; (18) parafuso; (19) corpo da célula– parte 2; (20) eletrodo de trabalho (imagem: arquivo do pesquisador)

Dispositivo aprimora a análise de materiais para células a combustível e baterias

10 de dezembro de 2020

José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – Um novo dispositivo, que permite estudar em detalhes o que acontece durante reações eletroquímicas, foi desenvolvido por pesquisadores do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE) – um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído pela FAPESP e Shell, com sede na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) – em colaboração com pesquisadores do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM).

Sua finalidade é melhorar o desempenho de equipamentos como células a combustível, eletrolisadores, baterias e outros, utilizados na transformação de energia química em energia elétrica e vice-versa. Esses equipamentos têm sido intensamente pesquisados como alternativa para geração e armazenamento de energias renováveis.

O novo dispositivo é uma célula que permite monitorar experimentos eletroquímicos com vários instrumentos de análise espectroscópica. Operando em diferentes bandas de frequência do espectro eletromagnético – infravermelho, luz visível, raios X – esses instrumentos permitem compreender de forma multilateral o que acontece com os materiais envolvidos nas reações eletroquímicas – tanto as moléculas em solução nos eletrólitos quanto os eletrodos.

A pesquisa foi publicada como matéria de capa pela revista ChemElectroChem, junto com uma entrevista com o autor principal do artigo, o pesquisador Pablo Sebastián Fernández, do CINE.

“O grande diferencial e a principal vantagem do nosso dispositivo é que ele permite realizar com uma única célula diferentes tipos de análise”, disse Fernández à Agência FAPESP.

“Para isso, ele dispõe de uma janela que pode ser trocada conforme a análise de interesse. Assim, é possível empregar janelas transparentes ao infravermelho, janelas transparentes à luz visível e janelas transparentes aos raios X, e obter, dentre outras, análises espectroscópicas em cada uma dessas bandas de frequência”, disse o pesquisador.

Desse modo, uma única célula possibilita realizar in situ espectroscopia por infravermelho, espectroscopia Raman, que utiliza a luz visível, e absorção e difração de raios X, entre outros procedimentos.

No mais, o dispositivo contém todos os componentes normais de uma célula eletroquímica: o eletrodo de trabalho; o contraeletrodo; o eletrodo de referência e o eletrólito com os sais e as moléculas de interesse.

“Os feixes de radiação eletromagnética que passam pela janela interagem tanto com as moléculas de interesse, que estão no eletrólito, quanto com o catalisador, cuja eficiência está sendo estudada”, disse Fernández.

Mais uma vantagem, segundo o pesquisador, é que a arquitetura da célula permite trocar uma solução eletrolítica por outra durante o próprio processo de análise, medida em fluxo.

O artigo Versatile Spectroelectrochemical Cell for In Situ Experiments: Development, Applications, and Electrochemical Behavior pode ser acessado em https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/celc.202001242.

A entrevista feita pela ChemElectroChem com Pablo Sebastián Fernández pode ser lida em https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/celc.202001241.

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