Deposição eletroquímica gera novos eletrodos nanoporosos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/10/2004

Tirando proveito de um fenômeno eletroquímico até hoje considerado um "incômodo técnico", pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Georgia, Estados Unidos, desenvolveram uma nova classe de eletrodos nanoporosos que poderá melhorar significativamente o desempenho de células a combustível, baterias e sensores.

Gerando bolhas de hidrogênio durante a deposição de cobre, estanho ou uma liga de cobre-estanho sobre um substrato de cobre, os pesquisadores criaram eletrodos mais parecidos com uma espuma metálica firme, que contém uma complexa rede de poros interconectados. Como as bolhas se expandem à medida em que se movem a partir do substrato, elas criam passagens através do material depositado que se tornam maiores à medida em que o gás se afasta do centro.

Essas passagens que se estreitam permitem que gases e fluidos se movam mais facilmente nesses eletrodos, o que poderá melhorar o desempenho de células a combustível de óxidos sólidos, baterias de lítio e sensores químicos. A natureza nanoporosa das estruturas gera uma grande área superficial na qual as reações eletroquímicas podem ocorrer mais facilmente.

"Ajustando as propriedades do eletrólito - a viscosidade e a composição química - nós podemos mudar o tamanho das bolhas de gás que geramos," explica a pesquisadora Meilin Liu. "Tornando as bolhas pequenas o suficiente podemos produzir nanoestruturas tridimensionais nas quais os poros são pequenos no interior mas largos no lado de fora."

Até agora, materiais com esse desempenho exigiam a deposição de camadas de múltiplos materiais, cada um com uma porosidade diferente e crescente, cada camada devendo ser termal e quimicamente compatível com as outras para que o conjunto fosse capaz de conduzir eletricidade.

As tentativas de criar espumas metálicas sempre esbarraram na falta de resistência do material resultante, que não suportava o próprio peso. A equipe da Dra. Liu resolveu esse problema controlando cuidadosamente a taxa de reações competitivas na disseminação do gás e na deposição do metal.

A produção de hidrogênio é normalmente um efeito indesejável nos processos de deposição eletroquímica justamente porque ele reduz a densidade dos filmes metálicos resultantes. Os pesquisadores tiraram vantagem justamente dessa "inconveniência" para criar seus novos eletrodos.