Descoperire revoluționară: Cum funcționează noile celule de combustibil cu hidrogen la temperaturi mult mai scăzute și cum pot ajuta omenirea în viitor

O echipă de cercetători din Japonia a dezvoltat un nou tip de celulă de combustibil cu hidrogen care funcționează la jumătate din temperatura necesară tehnologiilor actuale, reducând costurile și apropiind energia pe bază de hidrogen de utilizarea în masă.

Hidrogenul este considerat de mulți specialiști drept combustibilul viitorului, oferind o alternativă curată la arderea combustibililor fosili.

Totuși, implementarea pe scară largă a celulelor de combustibil cu hidrogen a fost până acum limitată de costurile ridicate și de cerințele extreme de funcționare. O nouă cercetare publicată în revista Nature Materials ar putea schimba radical această situație.

Cercetătorii au creat o celulă de combustibil cu oxid solid (SOFC) capabilă să funcționeze la doar 300°C , o temperatură de peste două ori mai mică decât cele necesare până acum, care se situau între 700°C și 800°C, scrie publicația Gizmodo.

Reducerea semnificativă ar putea duce la scăderea costurilor materialelor și la apariția unor sisteme de hidrogen accesibile pentru consumatori.

Electrolit inovator, dar și „autostrăzi” moleculare pentru protoni

Succesul echipei de la Universitatea Kyushu a venit din reproiectarea electrolitului, stratul ceramic prin care ionii pozitivi de hidrogen (protonii) se deplasează pentru a genera energie și apă.

În mod tradițional, pentru ca protonii să circule eficient prin rețeaua cristalină a electrolitului, este nevoie de temperaturi foarte înalte.

Pentru a depăși această limitare, cercetătorii au folosit dopanți chimici, substanțe introduse în material pentru a-i modifica proprietățile.

După numeroase teste, au ales două compuși promițători: stannatul de bariu și titanatul de bariu, dopate cu scandiu. La 300°C, aceste materiale au atins performanțe comparabile cu cele ale celulelor SOFC convenționale la temperaturi mult mai ridicate.

Explicația acestui rezultat stă în comportamentul scandiumului, care se leagă de atomii de oxigen, formând ceea ce autorii au descris drept „o autostradă moleculară largă și flexibilă” pentru protoni, reducând semnificativ bariera de migrare.

În plus, materialele alese au o structură mai „moale” decât cele folosite în mod obișnuit, permițând absorbția ușoară a dopantului.

Către un viitor cu energie pe bază de hidrogen accesibilă

Deși 300°C este încă mult peste temperatura camerei, scăderea cu peste 50% a cerinței termice reprezintă un progres uriaș.

Potrivit profesorului Yoshihiro Yamazaki, autorul principal al studiului, această realizare transformă „o dilemă științifică de lungă durată într-o soluție practică” și ar putea accelera tranziția către surse de energie curate și sustenabile.

Dacă aceste celule de combustibil pot fi produse la scară industrială și cu costuri reduse, ele ar putea deveni o piesă centrală în mixul energetic global, alimentând nu doar vehicule și clădiri, ci și rețele electrice întregi.