Pesquisadores da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) desenvolveram um catalisador para células de combustível de hidrogênio com vida útil superior a 200.000 horas, abrindo caminho para a adoção em larga escala no transporte rodoviário pesado.
O transporte rodoviário de longa distância, especialmente no setor de caminhões e veículos pesados, demanda soluções energéticas robustas, com grande autonomia e tempos de reabastecimento reduzidos. As baterias elétricas, embora populares em veículos leves, não atendem bem a essas exigências. Já as células de combustível de hidrogênio despontam como alternativa viável, oferecendo recarga rápida, leveza estrutural e operação livre de poluentes.
A inovação que impulsiona essa promessa vem de Zeyan Liu e sua equipe da UCLA. Os pesquisadores conseguiram desenvolver um catalisador que mantém sua eficiência por mais de 200 mil horas, superando em quase sete vezes a meta atual de 30 mil horas estabelecida pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos para células de combustível de uso pesado.
As células de combustível convertem hidrogênio em eletricidade por meio de uma reação química que exige catalisadores à base de platina. Apesar de eficientes, esses catalisadores sofrem degradação com o tempo, especialmente sob os estresses operacionais de veículos comerciais. O novo projeto resolve esse gargalo ao encapsular nanopartículas de platina em bolsas protetoras de grafeno, um material altamente resistente e condutor.
Esse arranjo estrutural inovador, descrito como “partículas dentro de partículas”, garante a estabilidade do catalisador e impede a lixiviação da platina, que ocorre com o desgaste dos ciclos de tensão. A estrutura ainda é integrada a um eletrodo poroso feito com Ketjenblack, um tipo avançado de negro de carbono de altíssima condutividade elétrica.
Nos testes de estresse acelerado, o novo sistema apresentou apenas 1,1% de perda de potência após 90.000 ciclos, simulando anos de uso em condições reais. Para referência, uma perda de até 10% já seria considerada excelente nesse tipo de aplicação, o que evidencia a robustez da nova arquitetura catalítica.
Além da longevidade, as células de combustível com o novo catalisador atingem uma densidade de potência de 1,08 W/cm², equiparando-se ao desempenho das baterias, mas com uma vantagem crucial: elas pesam até oito vezes menos. Essa leveza se traduz em maior eficiência energética e melhor aproveitamento da carga útil dos veículos.
Outro ponto a favor da tecnologia do hidrogênio é a infraestrutura de reabastecimento, que pode ser implementada de forma mais barata e rápida do que a extensa rede de recarga elétrica necessária para caminhões a bateria. O reabastecimento com hidrogênio leva minutos, semelhante ao abastecimento com diesel.
Com esses avanços, o cenário para a eletrificação do transporte pesado ganha uma nova perspectiva, onde as células de combustível de hidrogênio podem desempenhar papel de destaque, especialmente em rotas longas, operações contínuas e ambientes que exigem emissão zero.
O estudo foi publicado na revista Nature Nanotechnology e representa um marco significativo na busca por um futuro mais limpo e eficiente para a mobilidade pesada. Com o novo catalisador, caminhões movidos a hidrogênio não só se tornam viáveis, como podem superar as soluções elétricas em diversos aspectos práticos.
Mecânica Online® – Mecânica do jeito que você entende
Célula de combustível – Dispositivo que transforma energia química (como a do hidrogênio) em eletricidade por meio de reações eletroquímicas, emitindo apenas vapor de água como subproduto.
Grafeno – Material composto por uma única camada de átomos de carbono, extremamente resistente e com alta condutividade elétrica, usado para proteger e estabilizar componentes em nanoescala.
Ketjenblack – Tipo de negro de carbono com alta área superficial e condutividade elétrica, ideal para uso em eletrodos e aplicações energéticas de alto desempenho.
