A degradação da platina, usada como um eletrodo chave na economia do hidrogaªnio, encurta severamente a vida útil dos dispositivos de conversão de energia eletroquímica, como as células de combusta­vel. Pela primeira vez, os cientistas elucidaram os movimentos dos a¡tomos de platina que levam a  degradação dasuperfÍcie do catalisador. Seus resultados são publicados hoje na Nature Catalysis .

Por mais de meio século, a platina éconhecida como um dos melhores catalisadores para a redução do oxigaªnio, uma das principais reações nas células a combusta­vel. No entanto, édifa­cil atender a  alta atividade e estabilidade de longo prazo dos catalisadores, necessa¡rias para a implantação massiva da tecnologia de hidrogaªnio no setor de transporte.

Cientistas liderados pela Kiel University (Alemanha), em colaboração com o ESRF, University of Victoria (Canada¡), University of Barcelona (Espanha) e Forschungszentrum Ja¼lich (Alemanha), descobriram agora por que e como a platina degrada. "Criamos uma imagem atoma­stica para explica¡-lo", diz Olaf Magnussen, professor da Universidade de Kiel e autor correspondente do artigo.

Para conseguir isso, a equipe foi para a linha de luz ID31 do ESRF para estudar as diferentes facetas dos eletrodos de platina em solução eletrola­tica. Eles descobriram como os a¡tomos se organizam e se movem nasuperfÍcie durante os processos de oxidação, principal reação responsável pela dissolução da platina.

As descobertas abrem portas para a engenharia atoma­stica: "Com este novo conhecimento, podemos imaginar como almejar certas formas e arranjos desuperfÍcie das nanoparta­culas para aumentar a estabilidade do catalisador. Tambanãm podemos descobrir como os a¡tomos se movem, para que possamos adicionar aditivos desuperfÍcie suprimir a¡tomos que se movem na direção errada ", explica Jakub Drnec, cientista da linha de luz ID31 e co-autor do estudo.

O fato de que os experimentos ocorreram em condições eletroquímicas semelhantes ao que acontece no dispositivo real foi fundamental para traduzir as descobertas em tecnologia de canãlula de combusta­vel. "Como asuperfÍcie da platina muda rapidamente durante a oxidação, essas medições são se tornaram possa­veis graças a uma técnica nova e muito rápida para caracterização da estrutura dasuperfÍcie. Este manãtodo, difração de raios X desuperfÍcie de alta energia, foi co-desenvolvido no ESRF", explica Timo Fuchs, da Universidade de Kiel e co-autor do estudo. “E anã, de fato, a única técnica que pode fornecer esse tipo de informação no ambiente real”, acrescenta. Esta éa primeira publicação onde os movimentos ata´micos foram determinados pela técnica sob tais condições.

Esta pesquisa deve seu sucesso a  combinação das medições de raios-X no ESRF com medições de dissolução altamente sensa­veis realizadas no Forschungszentrum Ja¼lich e simulações de computador avana§adas. "Somente essa combinação de diferentes técnicas de caracterização e ca¡lculos teóricos fornece uma imagem completa do que acontece com os a¡tomos nonívelda nanoescala em um catalisador de platina", disse Federico Calle-Vallejo, da Universidade de Barcelona, ​​responsável pelas simulações.

A próxima etapa da equipe écontinuar os experimentos que fornecem informações sobre os mecanismos de degradação de outras facetas do modelo, imitando bordas e cantos empartículas de catalisador. Esses resultados fornecera£o um mapa da estabilidade da platina sob condições de reação e permitira£o aos pesquisadores desenvolver estratanãgias racionais para o projeto de catalisadores mais esta¡veis ​​no futuro.